工业防护涂料的环保性综述
全球涂料网讯：
摘 要：介绍了工业防护涂料（Industrial protective coatings）的环保性能的定义以及相关法律法规及标准的要求，并提出了一些应对的建议措施。
关健词：工业防护涂料；环保；VOC；有害重金属
0 引言
环境污染、能源过度消耗、大气臭氧层的破坏和温室效应是21世纪人类面临的重大问题，为了缓解这些问题，各行业都在努力，涂料行业，特别是工业防护涂料行业也可以通过产品创新和结构调整而尽到自已的义务。
在制订关于工业防护涂料环保性能要求的法律、规章和标准方面，一些发达国家走在了世界前列，我国作为工业防护涂料的生产和消耗大国，应该学习和了解这些法律、规章和标准要求，从而突破相关壁垒，让中国制造的工业防护涂料产品走向世界。
根据所查阅到的各国法律法规和标准，综合起来，工业防护涂料的环保性要求可归纳为以下几个方面：
—VOC含量和排放限制；
—有害重金属含量限量要求；
—其它有害物质的限量和禁用。
1 VOC含量
1.1 VOC的定义和测量方法
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。按ISO 12944-5附录D中的定义，防护涂料中的VOC是指以一定的比例存在于涂料或相关材料中，在施工过程中或施工后在特定的条件下挥发至大气中的任何挥发性有机化合物，VOC含量单位记作“克/升”。该标准还列出了常见防护涂料类型中的VOC含量，见下表：
表1—常见防护涂料类型中VOC含量
| 涂料类型 | 典型VOC范围 g/L | 是否可水性化b | 是否可高固体分化 | 是否可无溶剂化a |
| 乙烯(氯乙烯)共聚物 | > 500 | 是 | 否 | 否 |
| 氯化橡胶漆 | >500 | 否 | 否 | 否 |
| 丙烯酸漆 | >500 | 是 | 否 | 否 |
| 醇酸漆 | 330-500 | 是 | 是 | 否 |
| 聚氨酯漆（芳香族） | 0-500 | 是 | 是 | 是 |
| 聚氨脂漆（脂肪族） | 0-500 | 是 | 是 | 是 |
| 环氧漆 | 0-700 | 是 | 是 | 是 |
| 硅酸锌漆 | 350-650 | 是 | 是 | 否 |
注：水性涂料也含VOC，典型含量范围为0-120g/L。
我们要注意到的是，不同国家或不同组织对VOC的定义及对测量方法的规定是不同的，工业防护涂料常用的定义和测量方法包括：
①EPA Method 24：Determination of Volatile Matter Content,Water Content,Density,Volume Solids,and Weight Solids of Surface Coatings
采用该方法测定工业防护涂料的VOC含量的大致方法如下：
——使用ASTM D 2369标准测试总可挥发物含量WO或不挥发物含量WS；在这种测试方法中，称量涂料的重量在110+5℃烘干60分钟，总可挥发物的重量可以通过计算重量的失去（减少）而得到；
——根据ASTM D 3792或ASTM D 4017来测定涂料的水含量WW；
——根据ASTM D 4457或其它标准方测定豁免溶剂含量WE；
注：豁免的溶剂——不发生光催化反应即无害空气污染物。包括丙酮、对氯三氟甲苯、醋酸叔丁酯TBA及天然来源的混合醇等。与V O C法规相对应的在美国还出台的有HAPs法规（有害空气污染物），规定了溶剂可使用的品种，即HAPs法规豁免的只剩下乙醇、异丙醇，丙二醇醚和一缩乙二醇醚，醋酸丁酯和叔丁酯、丙酮、甲戊酮，脂肪烃等十余种溶剂。（注释部分引自《工业涂料应对VOC法规的艰难历程和策略选择——兼论涂料行业可持续及科学发展》，2009年第6期，刘登良）
——根据ASTM D 1475测定涂料密度DC。
不同定义的VOC含量可以通过上述总可挥发物含量WO、水含量WW、豁免溶剂含量WE、密度DC、不挥发物含量WS来确定。
②UK-PG6-23(2004)：Process Guidance Note 6/23(04)- Secretary of State's Guidance for Coating of Metal and Plastic Processes-Appendix 4: Method of Measurement of VOC Content of Coatings
该测量方法是将盛有涂料混合物的铝盘置于一定温度（通常是110+5℃）下烘烤一定时间（通常是60分钟），测定涂料中总挥发物含量，再减去其中水的含量而得到的。
中国也参照ISO或ASTM标准，制订了一些与VOC含量测量有关的标准，如：
GB9272 -88液态涂料内不挥发分容量（含量）的测定（等效采用ISO3233-1984）
GB/T1725-2007色漆、清漆和塑料 不挥发物含量的测定（等效采用ISO3251：2003）
GB/T6750-2007色漆和清漆-密度的测定-比重瓶法（等同采用ISO2811-1：1997）
GB/T6751-1986色漆和清漆-挥发物和不挥发物的测定（等效采用ISO1515-1973）
1.2 VOC的危害
VOC会引起大气污染及光化学反应；
大多数VOC是对人体有害的有毒溶剂；
大多数VOC易燃并易与空气混合形成爆炸性混合气体；
由于VOC大多从能源类矿物质（如煤、石油等）中而来，从而导致能源消耗。
因此，工业防护涂料制造商有义务减少VOC的应用并将涂料中VOC含量降低至可接受的范围，以减少大气污染、保证使用者的健康、贮存与施工安全以及节约能源。
1.3 对工业防护涂料的VOC限制
欧美等发达国家对VOC的限量法规出台很早，并且不断提高限量标准。
自2005年起，美国大西洋6个州和哥伦比亚特区启用了新的VOC限量法规，主要限量如下：
| 油漆类别或用途 | VOC限制（克/L），≤ |
| 工业维护涂料底漆、中涂漆 | 250 |
| 工业防护涂料（面漆） | 350 |
| 油漆类别或用途 | VOC限制（克/L），≤ |
| 底漆及中间层 | 350 |
| 工业维护涂料 | 450 |
| 高温涂料 | 650 |
| 混凝土的保护 | 400 |
| 地板涂料 | 400 |
| 防污涂料 | 400 |
| 路标漆 | 450 |
UK-PG6/23(2004)，对工业防护涂料VOC含量的限制：
| d) metal air drying coatings* |
| (i) Etch / wash primer - 780g of VOC per litre of coating (less water), (ii) Blast / weldable primer 780g of VOC per litre of coating (less water), (iii) tie coats/sealers 780g of VOC per litre of coating (less water) (a) high temperature resistance coatings (>100OC) - 600g of VOC per litre of coating (less water) (b) General primer/undercoat 250g of VOC per litre of coating (less water),. (iii) All top coats 420g of VOC per litre of coating (less water). (iv) intumescent coatings - 420g of VOC per litre of coating (less water) (v) topcoats for intumescent coatings - 600g of VOC per litre of coating (less water) Notes: (1)Blast primers are primers which are applied to steel immediately after it has been blasted to provide only temporary protection. Tie coats/sealers are used to seal certain porous treatments of structural steel prior to painting. ? One category of coatings has dual uses in the painting of constructional steel. Products which are known generically as “protective finishes” can be used either (a) as a single-coat finish, providing anti-corrosion protection of the steel, or (b) as an anti-corrosive primer coat which is intended to be subsequently overcoated with a finishing, or similar, system either at the same location where the primer coat has been applied, or elsewhere. ? Where such products are used for single-coat finishing, as in paragraph (a) above, the air drying topcoat limit in (d)(v) [420g VOC per litre of coating (less water)] should apply. Where they are used for priming purposes, as in paragraph (b) above, the air drying primer limit (d)(iv)(b) [250g of VOC per litre of coating (less water)] should apply |
| (e) coatings applied to ships and other marine vessels: |
| (i) shop/holding primers 780g of VOC per litre of coating (less water), (ii) 1pack anticorrosive paint (including antifouling tie coats) 560g of VOC per litre of coating (less water), (iii) 2pack anticorrosive paint - 500g of VOC per litre of coating (less water) (iv) antifouling paints (see row 2) 500g of VOC per litre of coating (less water) (v) Ballast and water tank paints 450g of VOC per litre of coating (less water) (vi) Cargo tank paint 650g of VOC per litre of coating (less water) (vii)1pack undercoat and finish paint 560g of VOC per litre of coating (less water) (viii)2pack undercoat and finish paint 510g of VOC per litre of coating (less water) (ix) High temperature resistance paint (> 100×C) 600g of VOC per litre of coating (less water) (x) FRP primers 510g of VOC per litre of coating (less water) |
|
*Further guidance on compliant coatings for constructional steel work is available in CIRIA report 8174: New paint systems for the protection of construction steel works,published by CIRIA, 6 Storey's Gate, London, SW1P 3AU, tel: 0171 799 3243
|
香港政符的VOC条例对VOC的限量要求如下：
| 油漆类别或用途 | VOC限制（克/L），≤ |
| 富锌工业保护底漆 | 250 |
| 工业防护涂料 | 250 |
| 预处理底漆 | 420 |
| 快干底漆、封固底漆及中层底漆 | 200 |
| 耐高温涂料 | 420 |
| 防锈涂料 | 400 |
| 地台涂料 | 250 |
| 金属颜料涂料 | 500 |
| 极高光金属用涂料 | 420 |
目前，中国对建筑外墙涂料（GB24408）、室内装饰装修用涂料（GB18581、GB18582）的VOC含量测量和限量要求出台了强制性标准，但没有针对工业防护涂料的VOC限量标准或法规。
2 有害重金属含量限制
目前，越来越多的业主或用户对工业防护涂料干燥后形成的最终涂层提出了有害重金属含量限制，但严格意义上讲，世界各国并没有专门针对工业防护涂层中有害重金属的限量标准或法律出台，但对一些特殊用途的涂料，目前已有以下一些法规或标准对有害重金属含量进行了限制，他们常被业主或用户用来作为防护涂层的限量标准并要求工业防护涂料制造商的产品（能够）满足。
2.1作为防护涂料的主要品种，值得一提的是富锌漆，锌粉中也是含有有害重金属的，国标GB/T 6890-2000《锌粉》和美国ASTM D 520 《锌粉颜料规范》对不同质量等级的锌粉中的重金属含量进行了限制，越来越多的业主要求所用富锌底漆中的锌粉应符合ASTM D 520标准中Ⅱ级及以上要求。
2.2欧盟ROHS指令对四种有害重金属的限量要求：
| 有害物质 | E．U．建议值 |
| Lead铅（Pb） | 0.1%（1000PPM） |
| Mercury汞（Hg） | 0.1%（1000PPM） |
| Hex. Chromium六价铬（Cr6+） | 0.1%（1000PPM） |
| Cadmium镉（Cd） | 0.01%（100PPM） |
2.3用于玩具及与人体密切接触的涂料，按ASTM F963、EN-71、GB 24613、GB/T23994标准要求：
| 有害物质 | 限量值 |
| 可溶性铅（Pb） | 90PPM |
| 可溶性汞（Hg） | 60PPM |
| 可溶性铬（Cr） | 60PPM |
| 可溶性镉（Cd） | 75PPM |
| 可溶性砷（As） | 25PPM |
| 可溶性锑（Sb） | 60PPM |
| 可溶性钡（Ba） | 1000PPM |
| 可溶性硒（Se） | 500PPM |
2.4《GB 24409-2009 汽车涂料中有害物质限量要求》，与ROHS指令的限量要求一致。
2.5另外，我们也注意到，一些国家或组织也出台了专门针对防护涂料某些应用领域的应用（在某些领域的应用），出台了相关有害重金属含量的限量要求，如“NACE SP 0108-2008Standard Practice-Corrosion Control of Offshore Structures by Protective Coatings”中就明确规定了用于海洋平台结构的涂层体系应不含致癌物（如石棉、煤焦油、多氯联苯类物质）。三丁基锡（TBT）不能作为杀灭剂用于防污漆中。涂层干膜粉碎物中的金属含量定义应符合40 CFR（联邦规章代码）Part 261, Appendix Ⅱ, Method 1311, 或U.S.EPA Publication SW-846 。涂料制造商应提供书面证明文件来证明干涂膜中的金属含量不超过下表中的最大限值。这些最大限值和MIL-PRF-23236C.中的规定是相同的。
NACE SP 0108-2008中规定的干涂膜中的最大金属含量
| 金属 | 最大值，%（重量比） | 金属 | 最大值，%（重量比） |
| 锑 | 0.015 | 汞 | 0.0002 |
| 砷 | 0.001 | 钼 | 0.35 |
| 钡（重金石除外） | 0.10 | 镍 | 0.02 |
| 铍 | 0.0002 | 硒 | 0.001 |
| 镉 | 0.0005 | 银 | 0.001 |
| 六价铬 | 0.0005 | 钽 | 0.10 |
| 铬或三价铬 | 0.56 | 铊 | 0.007 |
| 铜 | 0.01 | 钨 | 0.10 |
| 铅 | 0.005(A) | 钡 | 0.01 |
| （A）如果铅的来源是富锌底漆中所使用的锌粉，锌粉中铅含量的最大值应由业主和涂料制造商协定。4种类型的锌粉被用于富锌底漆，而每种类型的锌粉具有不同的铅含量。 | |||
2.6我们有理由相信，针对其它工业防护涂料的应用领域，如船舶、集装箱、海工结构、海港设施、石油化工（储罐与管道）、重型机械（包括港口机械、成套设备、工程机械、起重机等等）、桥梁、交通设施、电力（火电、风电、核电等）、能源、水工结构及建筑钢结构等等，必将有更多的国家或组织出台防护涂层中有害重金属含量的限量标准。
3 其它有害物质的限量和禁用
在工业防护涂料中，这些不提倡采用、受限或禁用的物资包括： —芳香族溶剂、乙二醇醚类溶剂（CAC、乙二醇乙醚等等）、胺、甲醛、环苯类、多环芳烃、酚类、卤化物溶剂等等。
—REACH高度关注物资；
—船舶防污漆中对有机锡类化合物的禁用；
—游离异氰酸酯；
—等等
4 中国工业防涂料企业应如何应对
4.1 工业防护涂料制造商应主动熟悉了解相关标准及法律法规对油漆环保性能的相关要求；中国相关部门和组织也应尽快建立和完善工业防护涂料关于VOC、有害重金属以及其它有害物质的限量要求、评测方法等相关标准和法规体系。
4.2 通过研制开发和推广水性防护涂料、高固体份涂料及无溶剂防护涂料来满足VOC限量要求；
4.3 采用法规排除或豁免的溶剂；
4.4 慎重选择原材料和构建产品配方，注意原材料中的有害重金属含量；
4.5 通过革新涂装工艺和采用新技术，减少涂装施工过程中的VOC排放；
参考文献
1.刘登良．工业涂料应对VOC法规的艰难历程和策略选择——兼论涂料行业可持续及科学发展［Ｊ］．中国涂料，2009，24（6）：1-4
2.ISO 12944-5：2007 Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems —Part 5:Protective paint systems［Ｓ］
3.UK-PG6-23(2004)：Process Guidance Note 6/23(04)- Secretary of State's Guidance for Coating of Metal and Plastic Processes-Appendix 4: Method of Measurement of VOC Content of Coatings［Ｓ］
4.NACE SP 0108-2008Standard Practice-Corrosion Control of Offshore Structures by Protective Coatings ［Ｓ］
5.EPA Method 24-Determination of Volatile Matter Content,Water Content,Density,Volume Solids,and Weight Solids of Surface Coatings ［Ｊ］（来源：全球涂料网）（更多资讯请登录：全球涂料网 http://www.soutuliao.com/）
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