豁免溶剂对涂料环保的应用意义与问题

　　【阅前知识】涂料是化学工业中的一个重要行业，已逐步成为一类多功能性的材料，在建筑、桥梁、车辆、船舶、飞机、机械、装备、电子、木器、塑料等众多领域有着不可替代的重要作用，如对建筑的装饰和防水、对混凝土的防腐和保护、对金属的防锈和防火等。经过多年的技术研究以及新材料、新技术的应用，涂料行业向着高性能、功能化的方向不断发展。而随着环境和健康意识的日益增强，涂料的环保化逐渐被提到一个重要的位置。

　　溶剂型涂料以有机溶剂为分散介质，在使用时还需使用溶剂作为稀释剂，这些挥发性有机化合物(VOC，volatile organic compounds)正是破坏环境和危害人体健康的主要原因。但是，在大部分工业涂装领域，溶剂型涂料将在很长的一段时间内仍是普遍使用的产品，这与国家及行业提倡和极力推动的环保化相矛盾。在此情况下，豁免溶剂的出现解决了目前的困局。豁免溶剂不参加大气光化学反应，不对环境和人体构成危害，将豁免溶剂用于溶剂型涂料的生产和施工，在不影响产品性能的同时兼顾了环保的要求。

　　VOC对环境和健康的影响

　　普通意义上的VOC就是指挥发性有机物，室外主要来自燃料燃烧和交通运输，室内主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。常见的VOC有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丙二醇、甘烷、酚、甲醛等，这些物质大量的存在于溶剂型涂料中，在生产、施工、使用的各个环节都会向空气中散发。据中国涂料工业协会提供的数据，涂料行业2009年贡献的VOC为295.6万吨，2010年为432.5万吨，涂料涂装行业占每年1800万吨VOC排放的四分之一以上。

　　近年来，多个城市都多次出现过不同程度的雾霾，如北京、上海、广州、南京等。备受关注的PM2.5是雾霾的关键组分，研究表明，VOC具有大气化学反应活泼性，经过一系列的化学反应形成二次气溶胶，是PM2.5的重要成因之一[1,2]。更严重的是，VOC还会导致光化学污染，1943年美国洛杉矶发生光化学污染，65岁以上的老人死亡400多人，并且致远离城市100 km以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产，直接和间接损失高达15亿美元。伦敦在1952年12月初发生的光化学污染造成了12000人丧生，我国兰州的西固区在上世纪七十年代初到八十年代中期曾连续十年发生光化学烟雾污染。

　　除了对环境的破坏，某些VOC还对人体健康有直接的严重危害，见表1。对于涂料行业，早期还只是重点关注室内用涂料的VOC对人体健康的影响，但逐渐的，工业涂装领域溶剂型涂料使用过程中VOC的排放对操作工人健康的危害也日益受到重视。

　　豁免溶剂的应用意义及存在问题

　　我国涂料行业早期的标准(序号1中所列标准的发布时间在2009年或更早以前)将VOC定义为在101.3 kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物，这与欧盟指令2004/42/EC相一致(序号2)。按此定义，乙醇(沸点为78℃)、丙酮(沸点为56℃)等都属于VOC。GB 30981于2014年发布，对VOC的定义修改为与ISO 4618相一致。注意到序号1和序号3所列标准的发布机构、归口标准化技术委员会和主编单位都相同，可以认为，后续类似标准中对VOC的定义将会与GB 30981保持一致。这些法规或标准说明了什么是挥发性有机物，或者是在什么条件下是挥发性有机物，这属于普通意义上对VOC的定义。

　　就环境保护而言，对环境是否有害才是重点所在。ASTM D3960《涂料及相关涂层中挥发性有机化合物含量(VOC)测定的标准》(序号5)将VOC定义为能参加大气光化学反应的有机化合物，不参加大气光化学反应就不构成危害，如丙酮、四氯乙烷、醋酸叔丁酯等，美国EPA对VOC的定义与此几乎相同(序号6)。序号7所列的GB 31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》、GB 31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》和GB 31572-2015《合成树脂工业污染物排放标准》采用了与ASTM一致的VOC定义。

　　豁免溶剂即为不参加大气光化学反应的有机化合物。表3序号1和序号3所列标准针对涂料行业，豁免溶剂应用于涂料，按此应属于VOC。但是，从实际的角度，豁免溶剂对环境并不构成危害，按表3序号7所列标准的规定则不属于VOC，这三个标准的发布单位是环境保护部和国家质量监督检验检疫总局，环境保护部将物质是否对环境有害作为划分VOC的重要原则，这对环保更具有实际指导意义。目前市场上已出现用于工业防腐涂料的豁免溶剂，其主要成分为酯类和醋酸叔丁酯的混合物，得到了用户的好评。

　　如前所述，在大部分工业涂装领域，溶剂型涂料仍将在相当长的一段时间内占据主导地位。在上述提及的我国相关法规和政策文件中，发展和推广水性涂料是重点内容，但并没有完全否定溶剂型涂料，如《中华人民共和国大气污染防治法》“工业涂装企业应当使用低挥发性有机物含量的涂料”、国发[2013]37号“鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂”，这即是考虑到了目前某些涂料涂装领域中溶剂型涂料还无法被完全取代的原因。刘登良认为采用法规排除或豁免的溶剂是应对VOC法规的策略之一，刘国杰等也提出溶剂型涂料的当务之急是取代有毒有害溶剂，如采用绿色环保溶剂。用豁免溶剂替代传统的有毒有害溶剂，可在不影响产品性能的前提下符合环保要求，这是目前降低溶剂型涂料VOC切实有效的方法。

　　目前，我国对豁免溶剂尚没有制定相关的法规或标准给予界定。针对此种情况，季军宏提出，涂料行业应联合环境保护部门，结合我国的实际情况，设计豁免化合物的筛选方案，提出切实可行的豁免化合物清单，从而有助于我国与国际接轨和提高国际间互信度。