TGIC固化體系粉末涂料的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢

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    摘要：論述了TGIC(異氰脲酸三縮水甘油酯)的毒性及TGIC固化體系粉末涂料的安全生產(chǎn)和使用。闡明了TGIC固化體系粉末涂料的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢。

    關(guān)鍵詞：TGIC；粉末涂料；環(huán)保；節(jié)能

    1、TGIC的介紹

    TGIC學(xué)名為三(2，3一環(huán)氧丙烷)一均三嗪一2，4，6(1H，3H，5H)三酮，化學(xué)名為異氰脲酸三縮水甘油酯，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。TGIC的熔融溫度120℃，黏度(120℃)0．058～0．065Pa·s，環(huán)氧當(dāng)量102109g／當(dāng)量，熱和光穩(wěn)定性及耐候性優(yōu)良，與聚酯樹脂有很好的相容性，固化產(chǎn)物的機械性能和電性能好，透明度高。

    TGIC與混合型粉末涂料中的雙酚A環(huán)氧樹脂有較大差異。首先它相對分子質(zhì)量小，有3個可供反應(yīng)的基團，因此用作羧基聚酯樹脂的固化劑時交聯(lián)密度高；其次，TGIC分子骨架上的剛性脲環(huán)結(jié)構(gòu)，使固化后的涂膜硬度變大，且具有很強的光穩(wěn)定性；另外，TGIC分子中氮含量高達14％，賦予涂膜一定的阻燃性和自熄性。事實上，TGIC是最早用于戶外型粉末涂料的交聯(lián)劑之一，它不僅提供良好的耐候性，優(yōu)良的耐過烘烤黃變性，而且還具有其它令人滿意的綜合性能，因此在耐候性粉末涂料中作為固化劑得以廣泛應(yīng)用。TGIC型粉末涂料廣泛用于建筑鋁型材、家電、家具、自行車、戶外體育設(shè)施和汽車零部件等諸多領(lǐng)域，在很大程度上替代了溶劑型涂料。

    可以說TGIC是構(gòu)成耐候性粉末涂料的典型，任何新開發(fā)的耐候性粉末涂料都要與之進行比較。經(jīng)過20多年的發(fā)展，以TGIC作為主要固化劑的戶外耐候性粉末涂料體系已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，可以提供包括高光、低光、紋理、超耐候和高、低溫固化等全系列品種，這是其他任何耐候性粉末涂料體系所無法比擬的。可以肯定的是，在還沒有開發(fā)出性能可以完全取代TGIC的新品種之前，它仍是首選的耐候性粉末涂料固化劑。

    2、TGIC的生物毒性與安全使用

    2.1毒性問題

    2.1.1生物毒性

    TGIC因生物毒性方面的問題使之倍受質(zhì)疑。歐洲一些企業(yè)和機構(gòu)的研究結(jié)果顯示，TGIC具有生物毒性。但就目前所公開的數(shù)據(jù)存在很大的差異，其LD50值為400～2000mg／kg，范圍很寬。根據(jù)表1的毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，TGIC純物質(zhì)屬于低毒～中毒物質(zhì)。

    TGIC在粉末涂料配方中的用量很少，從表2的聚酯／TGIC粉末涂料常規(guī)配方可知，TGIC在粉末涂料中的實際用量僅有4％左右。因此R．FStrobel在考察了TGIC型粉末涂料的動物毒性、口服毒性、皮膚刺激性和呼吸藥效試驗后指出，用TGIC配制的粉末涂料實際無毒，小白鼠急性試驗LD50>10000mg／kg。我國安徽省職業(yè)病防治研究所的測試報告說明“TGIC屬于低毒物質(zhì)”，北京市疾病預(yù)防控制中心的測試報告說明“TGIC型粉末涂料屬無毒”，澳大利亞政府的工業(yè)化學(xué)品公告證實“TGIC屬低毒物質(zhì)，TGIC粉末涂料的生產(chǎn)和使用是安全的”。上述實驗結(jié)果很好理解，當(dāng)純物質(zhì)的半致死劑量LD。為400mg／kg(中毒)時，僅含有4％該純物質(zhì)的混合物(假設(shè)其他成分均無毒)半致死劑量LDo就是10000mg／kg，也就是“實際無毒”的。

    2.1.2遺傳學(xué)毒性

    有資料顯示，TGIC的Ames(污染物致突變性檢測)呈陽性反應(yīng)，即具有一定的遺傳學(xué)毒性，這一結(jié)果在鼠類動物的實驗中得到證實，但是目前尚沒有人體遺傳或細(xì)胞變異的病例報道，故還需進行全面的研究。

    2.1.3皮膚刺激性

    業(yè)已證實TGIC對人體肌膚、眼睛等有刺激性，濕熱環(huán)境中刺激性加重。部分人員接觸TGIC后出現(xiàn)騷癢，手抓后有紅斑、潰瘍，脫離接觸后自愈。

    2.1.4安全使用

    值得注意的是，TGIC已被用作試驗性抗癌藥物，實驗證明它對癌細(xì)胞L1210具有選擇性殺滅作用。黃山華惠精細(xì)化工有限公司是我國主要的TGIC生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)20多年來從未發(fā)生TGIC中毒事件，也沒有TGIC遺傳疾病發(fā)生。TGIC粉末涂料是杜邦華佳化工有限公司的主要品種，該公司也未曾有與TGIC毒性相關(guān)的職業(yè)病發(fā)生。

    3、TGIC生產(chǎn)環(huán)節(jié)的環(huán)保優(yōu)勢

    從TGIC固化劑的生產(chǎn)過程來看，生產(chǎn)過程基本為液相且全封閉式，該產(chǎn)品的主要副產(chǎn)物是廢渣和廢水。我國TGIC生產(chǎn)廠家建立了相應(yīng)的廢棄物處理裝置，均通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的環(huán)評認(rèn)證，做到達標(biāo)排放，因此，在TGIC的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，不會對環(huán)境造成危害。

    4、TGIC粉末涂料的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢

    目前我國粉末涂料已基本實現(xiàn)零排放目標(biāo)，是環(huán)境友好型涂料品種之一，也是全球涂料行業(yè)的發(fā)展方向之一。粉末涂料的生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)非常成熟。粉末涂料的產(chǎn)品收率超過95％，生產(chǎn)中產(chǎn)生的≤5％超細(xì)廢粉通過系統(tǒng)回收后，可重新用于粉末涂料的生產(chǎn)，基本做到零排放，對環(huán)境不產(chǎn)生任何危害。

    從粉末涂料的涂裝工藝技術(shù)來看，粉末涂料的一次上粉率達到70％以上，過噴的粉末經(jīng)過系統(tǒng)回收后返回供粉桶中，與新粉按一定比例混合后重新使用，因此粉末涂料的綜合利用率達到95％以上。而剩余的5％廢粉一般由涂裝企業(yè)回收后，交由粉末涂料廠家重新加工后再使用，基本實現(xiàn)零排放。

    眾所周知，溶劑型涂料的涂膜厚度一般在20um左右，為實現(xiàn)涂膜的裝飾性和防護性，溶劑型涂料往往需要多次涂裝，如底、中、面3道涂裝，每道涂裝后均需要加熱固化，能耗較高。

    與之相比，TGIC粉末涂料的特點是可以厚涂，僅需一次涂裝即可形成60～120um的厚涂膜，涂膜僅需一次固化即可，因而大大節(jié)省涂膜固化的能耗。常規(guī)的粉末涂料固化條件為180～200℃，10～20min，為了實現(xiàn)粉末涂料的可持續(xù)發(fā)展，近年來已開發(fā)出可在135～140℃下固化的TGIC粉末涂料，為粉末涂料的可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。

    5、TGIC固化體系粉末涂料的安全問題與對策

    業(yè)已證實的TGIC固化體系粉末涂料的安全問題主要是對人體皮膚的刺激性。

    解決TGIC粉末涂料安全使用的關(guān)鍵在于避免含TGIC的粉末涂料與人體皮膚接觸，即減少或控制粉塵的產(chǎn)生。實際上，在涉及固體粉塵的工業(yè)生產(chǎn)中，必須采取有效的工業(yè)防塵措施來控制空氣中的粉塵濃度，以免燃爆事故的發(fā)生，并防止人們發(fā)生塵肺職業(yè)病和減少粉塵與人們皮膚接觸，因此粉末涂料生產(chǎn)企業(yè)和涂裝企業(yè)必須具備完善的工業(yè)防塵系統(tǒng)，以實現(xiàn)粉末涂料的安全生產(chǎn)和使用。

    TGIC的生產(chǎn)：上游TGIC產(chǎn)品的生產(chǎn)過程基本為液相全封閉式，不存在TGIC粉塵問題。

    TGIC粉末涂料的生產(chǎn)：制粉工藝是(樹脂、TGIC、顏填料、助劑)加料一預(yù)混合一熔融擠出一壓片冷卻磨粉一篩分。在此生產(chǎn)過程中人們可能與粉塵發(fā)生接觸的工序是加料和磨粉。借助自動加料系統(tǒng)、提高磨粉機的密封性能和完善的中央集塵系統(tǒng)，可以將廠房內(nèi)的粉塵濃度控制在遠(yuǎn)低于粉末涂料爆炸極限以下的安全范圍內(nèi)，因此凡達標(biāo)生產(chǎn)的粉末涂料企業(yè)都能很好地解決因粉塵接觸導(dǎo)致的安全隱患。

    粉末涂裝作業(yè)必須在能有效防止粉塵外溢的粉房內(nèi)進行，為防止生產(chǎn)廠房內(nèi)空氣紊流影響上粉率，還需要建立隔離房，以便將粉房與生產(chǎn)車間隔離開。借助過噴粉末的回收系統(tǒng)(如大旋風(fēng)分離裝置)并控制粉房各開口的吸風(fēng)風(fēng)速，可將噴涂的粉末全部控制在粉房內(nèi)，有效避免粉塵外溢到生產(chǎn)車間。這不僅避免了粉塵與人們的皮膚接觸，防止塵肺病的發(fā)生，還能避免涂裝作業(yè)中燃爆事故的發(fā)生，實現(xiàn)粉末噴涂的安全生產(chǎn)。

    近年來我國工業(yè)除塵系統(tǒng)的技術(shù)進步明顯，風(fēng)機、除塵設(shè)備、過濾設(shè)備和過濾材料等均取得長足進步，有力促進了我國粉末涂料生產(chǎn)企業(yè)和涂裝企業(yè)的安全生產(chǎn)水平，為相關(guān)企業(yè)消除粉塵危害提供了保障。

    6、結(jié)語

    綜上所述，TGIC固化體系粉末涂料不是高污染、高危害環(huán)境的“雙高產(chǎn)品”，也不屬于工信部淘汰落后產(chǎn)品規(guī)定的5種類型產(chǎn)品，即：(1)危及生產(chǎn)和人身安全，不具備安全生產(chǎn)條件；(2)嚴(yán)重污染環(huán)境或嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境；(3)產(chǎn)品不符合國家或行業(yè)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；(4)嚴(yán)重浪費資源、能源；(5)法律、行政法規(guī)規(guī)定的其他情形。

    只要達到合規(guī)的安全生產(chǎn)條件，TGIC及TGIC固化體系粉末涂料對環(huán)境是無害的，相對于傳統(tǒng)的溶劑型涂料來說，TGIC體系粉末涂料具有非常明顯的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢。在相關(guān)粉末涂料生產(chǎn)企業(yè)采取符合國家規(guī)定的環(huán)保措施，如采用中央集塵系統(tǒng)等措施后能有效避免粉塵與人體接觸，實現(xiàn)TGIC粉末涂料的安全生產(chǎn)和使用。（來源：全球涂料網(wǎng)）（更多資訊請登錄：全球涂料網(wǎng) http://www.srglobaltrade.com/）