TGIC固化体系粉末涂料的环保节能优势日期:2015-03-14     人气:1687

讯:摘要:论述了TGIC(异氰脲酸三缩水甘油酯)的毒性及TGIC固化体系的安全生产和使用。阐明了TGIC固化体系粉末涂料的和节能优势。

1、TGIC的介绍

TGIC学名为三(2,3一环氧丙烷)一均三嗪一2,4,6(1H,3H,5H)三酮,化学名为异氰脲酸三缩水甘油酯,化学结构式见图1。TGIC的熔融温度120℃,黏度(120℃)0.058~0.065Pa·s,环氧当量102109g/当量,热和光稳定性及耐候性优良,与聚酯树脂有很好的相容性,固化产物的机械性能和电性能好,透明度高。

TGIC固化体系粉末涂料的环保节能优势

TGIC与混合型粉末涂料中的双酚A环氧树脂有较大差异。首先它相对分子质量小,有3个可供反应的基团,因此用作羧基聚酯树脂的固化剂时交联密度高;其次,TGIC分子骨架上的刚性脲环结构,使固化后的涂膜硬度变大,且具有很强的光稳定性;另外,TGIC分子中氮含量高达14%,赋予涂膜一定的阻燃性和自熄性。事实上,TGIC是最早用于户外型粉末涂料的交联剂之一,它不仅提供良好的耐候性,优良的耐过烘烤黄变性,而且还具有其它令人满意的综合性能,因此在耐候性粉末涂料中作为固化剂得以广泛应用。TGIC型粉末涂料广泛用于建筑铝型材、家电、家具、自行车、户外体育设施和零部件等诸多领域,在很大程度上替代了溶剂型涂料。

可以说TGIC是构成耐候性粉末涂料的典型,任何新开发的耐候性粉末涂料都要与之进行比较。经过20多年的发展,以TGIC作为主要固化剂的户外耐候性粉末涂料体系已经发展得相当成熟,可以提供包括高光、低光、纹理、超耐候和高、低温固化等全系列品种,这是任何耐候性粉末涂料体系所无法比拟的。可以肯定的是,在还没有开发出性能可以完全取代TGIC的新品种之前,它仍是首选的耐候性粉末涂料固化剂。

2、TGIC的生物毒性与安全使用

2.1毒性问题

2.1.1生物毒性

TGIC因生物毒性方面的问题使之倍受质疑。欧洲一些企业和机构的研究结果显示,TGIC具有生物毒性。但就目前所公开的数据存在很大的差异,其LD50值为400~2000mg/kg,范围很宽。根据表1的毒性分级标准,TGIC纯物质属于低毒~中毒物质。

TGIC固化体系粉末涂料的环保节能优势

TGIC在粉末涂料配方中的用量很少,从表2的聚酯/TGIC粉末涂料常规配方可知,TGIC在粉末涂料中的实际用量仅有4%左右。因此R.FStrobel在考察了TGIC型粉末涂料的动物毒性、口服毒性、皮肤刺激性和呼吸药效试验后指出,用TGIC配制的粉末涂料实际无毒,小白鼠急性试验LD50>10000mg/kg。我国安徽省职业病防治研究所的测试报告说明“TGIC属于低毒物质”,北京市疾病预防控制中心的测试报告说明“TGIC型粉末涂料属无毒”,澳大利亚政府的工业化学品公告证实“TGIC属低毒物质,TGIC粉末涂料的生产和使用是安全的”。上述实验结果很好理解,当纯物质的半致死剂量LD。为400mg/kg(中毒)时,仅含有4%该纯物质的混合物(假设其他成分均无毒)半致死剂量LDo就是10000mg/kg,也就是“实际无毒”的。

TGIC固化体系粉末涂料的环保节能优势

2.1.2遗传学毒性

有资料显示,TGIC的Ames(污染物致突变性检测)呈阳性反应,即具有一定的遗传学毒性,这一结果在鼠类动物的实验中得到证实,但是目前尚没有人体遗传或细胞变异的病例报道,故还需进行全面的研究。

2.1.3皮肤刺激性

业已证实TGIC对人体肌肤、眼睛等有刺激性,湿热环境中刺激性加重。部分人员接触TGIC后出现骚痒,手抓后有红斑、溃疡,脱离接触后自愈。

2.1.4安全使用

值得注意的是,TGIC已被用作试验性抗癌药物,实验证明它对癌细胞L1210具有选择性杀灭作用。黄山华惠精细有限公司是我国主要的TGIC生产厂家,生产20多年来从未发生TGIC中毒事件,也没有TGIC遗传疾病发生。TGIC粉末涂料是杜邦华佳化工有限公司的主要品种,该公司也未曾有与TGIC毒性相关的职业病发生。

3、TGIC生产环节的环保优势

从TGIC固化剂的生产过程来看,生产过程基本为液相且全封闭式,该产品的主要副产物是废渣和废水。我国TGIC生产厂家建立了相应的废弃物处理装置,均通过了当地环保部门的环评认证,做到达标排放,因此,在TGIC的生产环节中,不会对环境造成危害。

4、TGIC粉末涂料的环保节能优势

目前我国粉末涂料已基本实现零排放目标,是环境友好型涂料品种之一,也是全球涂料行业的发展方向之一。粉末涂料的生产工艺技术已经非常成熟。粉末涂料的产品收率超过95%,生产中产生的≤5%超细废粉通过系统回收后,可重新用于粉末涂料的生产,基本做到零排放,对环境不产生任何危害。

从粉末涂料的涂装工艺技术来看,粉末涂料的一次上粉率达到70%以上,过喷的粉末经过系统回收后返回供粉桶中,与新粉按一定比例混合后重新使用,因此粉末涂料的综合利用率达到95%以上。而剩余的5%废粉一般由涂装企业回收后,交由粉末涂料厂家重新加工后再使用,基本实现零排放。

众所周知,溶剂型涂料的涂膜厚度一般在20um左右,为实现涂膜的装饰性和防护性,溶剂型涂料往往需要多次涂装,如底、中、面3道涂装,每道涂装后均需要加热固化,能耗较高。

与之相比,TGIC粉末涂料的特点是可以厚涂,仅需一次涂装即可形成60~120um的厚涂膜,涂膜仅需一次固化即可,因而大大节省涂膜固化的能耗。常规的粉末涂料固化条件为180~200℃,10~20min,为了实现粉末涂料的可持续发展,近年来已开发出可在135~140℃下固化的TGIC粉末涂料,为粉末涂料的可持续发展提供了坚实的基础。

5、TGIC固化体系粉末涂料的安全问题与对策

业已证实的TGIC固化体系粉末涂料的安全问题主要是对人体皮肤的刺激性。

解决TGIC粉末涂料安全使用的关键在于避免含TGIC的粉末涂料与人体皮肤接触,即减少或控制粉尘的产生。实际上,在涉及固体粉尘的工业生产中,必须采取有效的工业防尘措施来控制空气中的粉尘浓度,以免燃爆事故的发生,并防止人们发生尘肺职业病和减少粉尘与人们皮肤接触,因此粉末涂料生产企业和涂装企业必须具备完善的工业防尘系统,以实现粉末涂料的安全生产和使用。

TGIC的生产:上游TGIC产品的生产过程基本为液相全封闭式,不存在TGIC粉尘问题。

TGIC粉末涂料的生产:制粉工艺是(树脂、TGIC、颜填料、助剂)加料一预混合一熔融挤出一压片冷却磨粉一筛分。在此生产过程中人们可能与粉尘发生接触的工序是加料和磨粉。借助自动加料系统、提高磨粉机的密封性能和完善的中央集尘系统,可以将厂房内的粉尘浓度控制在远低于粉末涂料爆炸极限以下的安全范围内,因此凡达标生产的粉末涂料企业都能很好地解决因粉尘接触导致的安全隐患。

作业必须在能有效防止粉尘外溢的粉房内进行,为防止生产厂房内空气紊流影响上粉率,还需要建立隔离房,以便将粉房与生产车间隔离开。借助过喷粉末的回收系统(如大旋风分离装置)并控制粉房各开口的吸风风速,可将喷涂的粉末全部控制在粉房内,有效避免粉尘外溢到生产车间。这不仅避免了粉尘与人们的皮肤接触,防止尘肺病的发生,还能避免涂装作业中燃爆事故的发生,实现粉末喷涂的安全生产。

近年来我国工业除尘系统的技术进步明显,风机、除尘设备、和过滤材料等均取得长足进步,有力促进了我国粉末涂料生产企业和涂装企业的安全生产水平,为相关企业消除粉尘危害提供了保障。

6、结语

综上所述,TGIC固化体系粉末涂料不是高污染、高危害环境的“双高产品”,也不属于工信部淘汰落后产品规定的5种类型产品,即:(1)危及生产和人身安全,不具备安全生产条件;(2)严重污染环境或严重破坏生态环境;(3)产品不符合国家或行业规定标准;(4)严重浪费资源、能源;(5)法律、行政法规规定的其他情形。

只要达到合规的安全生产条件,TGIC及TGIC固化体系粉末涂料对环境是无害的,相对于传统的溶剂型涂料来说,TGIC体系粉末涂料具有非常明显的环保和节能优势。在相关粉末涂料生产企业采取符合国家规定的环保措施,如采用中央集尘系统等措施后能有效避免粉尘与人体接触,实现TGIC粉末涂料的安全生产和使用。