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。

    關鍵詞：TGIC；粉末涂料；環(huán)保；節(jié)能

    1、TGIC的介紹

    TGIC學名為三(2，3一環(huán)氧丙烷)一均三嗪一2，4，6(1H，3H，5H)三酮，化學名為異氰脲酸三縮水甘油酯，化學結構式見圖1。TGIC的熔融溫度120℃，黏度(120℃)0．058～0．065Pa·s，環(huán)氧當量102109g／當量，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。首先它相對分子質量小，有3個可供反應的基團，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)結構，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、戶外體育設施和汽車零部件等諸多領域，在很大程度上替代了溶劑型涂料。

    可以說TGIC是構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發(fā)展得相當成熟，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�？梢钥隙ǖ氖�，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疑。歐洲一些企業(yè)和機構的研究結果顯示，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的毒性分級標準，TGIC純物質屬于低毒～中毒物質。

    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”，北京市疾病預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)化學品公告證實“TGIC屬低毒物質，TGIC粉末涂料的生產和使用是安全的”。上述實驗結果很好理解，當純物質的半致死劑量LD。為400mg／kg(中毒)時，僅含有4％該純物質的混合物(假設其他成分均無毒)半致死劑量LDo就是10000mg／kg，也就是“實際無毒”的。

    2.1.2遺傳學毒性

    有資料顯示，TGIC的Ames(污染物致突變性檢測)呈陽性反應，即具有一定的遺傳學毒性，這一結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，實驗證明它對癌細胞L1210具有選擇性殺滅作用。黃山華惠精細化工有限公司是我國主要的TGIC生產廠家，生產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毒性相關的職業(yè)病發(fā)生。

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

    從TGIC固化劑的生產過程來看，生產過程基本為液相且全封閉式，該產品的主要副產物是廢渣和廢水。我國TGIC生產廠家建立了相應的廢棄物處理裝置，均通過了當?shù)丨h(huán)保部門的環(huán)評認證，做到達標排放，因此，在TGIC的生產環(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，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。粉末涂料的生產工藝技術已經非常成熟。粉末涂料的產品收率超過95％，生產中產生的≤5％超細廢粉通過系統(tǒng)回收后，可重新用于粉末涂料的生產，基本做到零排放，對環(huán)境不產生任何危害。

    從粉末涂料的涂裝工藝技術來看，粉末涂料的一次上粉率達到70％以上，過噴的粉末經過系統(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。

    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生。實際上，在涉及固體粉塵的工業(yè)生產中，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和使用。

    TGIC的生產：上游TGIC產品的生產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：制粉工藝是(樹脂、TGIC、顏填料、助劑)加料一預混合一熔融擠出一壓片冷卻磨粉一篩分。在此生產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)，可以將廠房內的粉塵濃度控制在遠低于粉末涂料爆炸極限以下的安全范圍內，因此凡達標生產的粉末涂料企業(yè)都能很好地解決因粉塵接觸導致的安全隱患。

    粉末涂裝作業(yè)必須在能有效防止粉塵外溢的粉房內進行，為防止生產廠房內空氣紊流影響上粉率，還需要建立隔離房，以便將粉房與生產車間隔離開。借助過噴粉末的回收系統(tǒng)(如大旋風分離裝置)并控制粉房各開口的吸風風速，可將噴涂的粉末全部控制在粉房內，有效避免粉塵外溢到生產車間。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。

    近年來我國工業(yè)除塵系統(tǒng)的技術進步明顯，風機、除塵設備、過濾設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企業(yè)和涂裝企業(yè)的安全生產水平，為相關企業(yè)消除粉塵危害提供了保障。

    6、結語

    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“雙高產品”，也不屬于工信部淘汰落后產品規(guī)定的5種類型產品，即：(1)危及生產和人身安全，不具備安全生產條件；(2)嚴重污染環(huán)境或嚴重破壞生態(tài)環(huán)境；(3)產品不符合國家或行業(yè)規(guī)定標準；(4)嚴重浪費資源、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。在相關粉末涂料生產企業(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://srglobaltrade.com/）