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地坪材料中有害物質分析2016-07-14

近來出現了“毒塑膠跑道”的新聞,鬧得人心惶惶,

大多數人都對原本放心的産品進行了重新審視。

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地坪材料中有害物質分析

引言

隨著中國工業化和城鎮化的不斷發展,?各種基礎設施和建築工程建設方興未艾,?對地坪材料的需求也日益增加。?目前地坪材料已廣泛應用在車庫、?超市等民用建築地坪裝飾工程中,?其他行業如煙草、?食品、醫療也逐步開始使用地坪塗裝系統。除了生産總量不斷增加,對地坪材料的質量要求也越來越高。其中隨著國家環保政策日益嚴格,?綠色環保成爲建材的發展趨勢,?地坪材料的環保性能也越來越受到人們關注?。

近幾年國家出台了多項地坪材料的國家和行業標准,對地坪産品性能進行了規範,但標准多關注産品的物理性能,對地i平材料的環保性能關注度不夠,尚沒有制定專門的地坪材料有害物質限量標准,?而對比其他産品如內外牆材料、膠粘劑、木器塗料等均制定了強制性的國家標准,?因此制定強制性的地坪材料有害物質限量標准意義重大,?可有效降低或避免生産、施工、?使用中有害物質對人們身體健康的危害。

1 地坪材料类型与有害物来源

根據材料組成,地坪材料可分爲無機地坪材料和有機地坪材料。?無機地坪材料又可分爲水泥基地坪材料和石膏基地坪材料。相對于無機地坪材料,有機地坪材料種類衆多,主要有環氧樹脂地坪、聚氨酯地坪、?丙烯酸地坪以及近年來興起的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)地坪和聚脲地坪?。?從地坪材料有害物質源頭分析,?來源于有機地坪材料的比例遠遠高于無機地坪材料。

1.1無機地坪材科

無機地坪具有使用壽命長、?防火性能好的特點。?可分爲水泥基和石膏基地坪材料,?主要以自流平産品爲主?。?無機地坪對侵蝕性介質特別是酸的抵抗性差,?裝飾效果也相對單調?。?另外由于無機材料具有天然脆性,使用過程經常出現變形、開裂。以水泥基自流平産品配方爲例,典型配比如表1所示。

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從表1可以看出,?自流平砂漿組成中無機膠凝材料和天然礦物比例超過95%,屬于天然環保材料。剩余有機材料如可再分散乳膠粉和纖維素醚等不超過?5?名,對環境危害也非常低。由此可見無機地坪材料環保性能優異,基本不會對環境産生危害。但由于無機地坪材料爲粉狀産品,生産、使用過程中應注意粉塵的危害。

1.?2有機地坪材科

有機地坪材料主要由樹脂、?顔填料、?溶劑和助劑組成。其中地坪材料的物理性能主要取決于樹脂,樹脂類型包括環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸、聚脲樹脂以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

1.2.1環氧樹脂地坪

環氧樹脂最先應用于有機地坪材料中,?在歐美已具有50?年以上的使用曆史。早期的産品以溶劑型産品爲主,主要成分爲環氧樹脂和固化劑。環氧樹脂地坪材料發展到今天,已成爲用量最大、技術最成熟的地坪材料。目前國外産品以無溶劑體系爲主,少量使用水性體系,?多數公司已不生産溶劑型環氧地坪材料。?在國內地坪材料中也基本以環氧類産品爲主,?但多爲溶劑型産品,?比例可占到全部環氧材料的70%左右,?水性和無溶劑體系由于成本、?性能等因素尚未大面積推廣。

環氧樹脂地坪材料中,環氧樹脂種類衆多,其中雙酚?A型環氧樹脂分子中含有極性高且不易水解的脂肪族羟基和醚鍵,?因此對水泥底材有較高的附著力,?並且耐化學品性較強,被列爲首選類型。常用于地坪材料的環氧樹脂有:?E-51,?E-44,?E-42,?E-20等。

固化劑作爲環氧地坪材料中不可或缺的組分之一?,?其主要是通過直接與環氧樹脂發生固化反應而結合在漆膜結構中。由于環氧樹脂品種較多。故其固化劑品種更爲繁多,?但按其化學結構不同可大致分爲聚酰胺類、酰胺基胺、脂肪族多元胺、脂那族胺和芳香族胺等類型?。

環氧樹脂及其固化劑單獨存放使用時都有一定的揮發性和毒性,?但使用過程中兩者按一定比例混合反應固化後安全性大大提高,通常就沒有毒性。目前爲了提高産品的環保性能,?已開發出水性環氧樹脂和固化劑。其主要特點是?voc幾乎爲零,特別適合在潮濕混凝土上施工,?在性能上也幾乎能與溶劑型産品媲美。但由于工藝相對複雜,成本較高,使用受到一定限制?。

爲降低地坪塗料黏度,獲得合適的施工性,通常還在配制環氧地坪塗料時添加一定比例的稀釋劑,?也叫溶劑。稀釋劑可分爲非活性和活性兩種類型,前者通常不參與反應,?固化時會從漆膜中部分逸出,?成爲有害成分的主要來源。?常見的非活性稀釋劑如表2所示。

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由表2可知,?以上稀釋劑沸點均低于250℃,?屬于揮發性有機化合物(VOC)的範圍,應限量使用。而活性稀釋劑可參與環氧固化反應,?不會從漆膜中揮發出來。利用活性稀釋劑的特性可制備無溶劑型自流平材料,?降低?VOC含量,?符合綠色環保塗料的要求。

爲了提高地坪材料的裝飾性,?通常在地坪材料中添加顔料進行著色。?由于環氧樹脂材料具有表幹時間長等特點,?使用有機顔料會出現浮色、?發花等問題,,而且有機顔料耐化學腐觸性差,?特別在戶外條件下容易褪色,?因而較少在地坪材料中使用,?而主要采用無機顔料進行著色,?如钛白粉、?氧化鉻綠和氧化鐵系等顔料。填料主要選用高耐磨、低收縮的品種,如天然礦石粉。顔填料的有害物質主要是重金屬,如鉻黃等。?因而在材料選擇時應盡量選擇無毒的顔填料品種,如氧化鐵系列、钛白粉、石英粉等材料。

1.2.2聚氨酯地坪材料

相对于环氧树脂地坪材料,聚氨酯地坪具有更好的柔韧性、低温稳定性和抗化学腐触性。相对于国外的发展, 我国聚氨酯地坪材料发展较晚, 其中高性能的无溶剂和水性体系主要依靠进口, 主要的消费也是外资企业,其中85%的聚氨酯地坪材料应用在外资企业的食品厂、饮料厂、化工厂仓库及储藏区等生产区域。 ? ? ? ?聚氨酯材料名称来源于分子结构中含有氨基甲酸酯的重复链节, 它是由异氰酸酯(-NC0)禾D含活性羟基化合物(-OH)“逐步聚合”而成的。有些聚氨酯地坪材料中含有相当多的游离异氰酸酯, 具有较高的活泼性,吸入人体会危害健康。根据化学结构,常见种类如表3所示。

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聚氯酯地坪固化剂主要成分为聚合物多兀醇, 其化学结构中含有两个以上的羟基, 相对分子质量一般为几百至几千范围内,是一种低聚化合物。主要类型有聚離多元醇、聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇等 。

同样, 为了改善聚氨酯地坪材料的施工性和提高装饰效果,也会添加稀释剂和颜料,材料组成同环氧树脂地坪材料类似 。

1.2.3其他有機地坪材料

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是以丙烯酸单体为主要成分, 经自由基聚合而成的树脂材料, 其主要特点是固化时间快、耐化学品性能优异。同时PMMA材料适用于低温环境,零下30℃的低温环境也可固化成膜, 大大拓宽了使用范围。

聚脲是近年来新开发的新型地坪材料, 主要成分为由异氰酸酯组分和氨基化合物反应生成的弹性物质。 其固含量可达到100%,无溶剂,环保性能大大提高, 已应用在高铁、 卷烟厂和游乐场等多个重点工程中 。

2?有害物質種類及限量

2.1揮發性有機化合物

根据规定,在101.3 kPa标准压力下, 任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物属于挥发性有机化合物(VOC)范畴。有机地坪材料中的溶剂和残余单体会在施工、成膜过程中挥发出来, 成为危害健康的主要成分,其绝大多数属于VOC范围 。 研究证明有机溶剂通过人的呼吸和皮肤的吸收, 对人的造血系统、神经系统、肝和肾等器官造成损坏,部分有机溶剂已经被列入致癌物, VOC不但对人们的身体健康造成直接的伤害, 对人们赖以生存的大气也同样造成破坏。

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VOC的危害大小主要与浓度有关,表4列举了不同 VOC浓度对人体的影响。

此外由于 VOC对人体健康影响因素很多, 除浓度外VOC的种类影响也较大。即使空气中单个VOC含量都远远低于其限制浓度, 但由于多种VOC的混合存在及其相互作用,使危害强度增大,整体暴露后对人体健康的危害仍相当严重 。

因而为保证身体健康,施工、检测时除佩戴必要的防护措施外, 最主要的是保持作业环境通风状态, 降低VOC的浓度,感觉不适时应立即停止作业,如有必要需送医院检査。

2.2重金屬

为了提高地坪材料的装饰性, 通常会在地坪材料中添加各种颜填料。与有机颜料相比,无机颜料具有更好的化学稳定性和耐候性, 广泛应用在地坪材料中。常见的无机颜料主要有钛白粉、氧化铁系列、铬黄、铬绿等品种,此外为提高地坪材料的抗静电性, 还会在抗静电地坪材料.中添加金属粉末,如 N1-Ag、Cu-Ag等。地坪材料在使用或废弃后,其中部分重金属会迁移进入土壤、水源中,进而对人体产生危害。 人体里存在着各种各样的化学物质包括蛋自质, 是重金属良好的配体。一旦重金属进入人体,就会与人体内的蛋白质发生配位, 改变其正常生理功能, 甚至进入神经系统,产生致病致死的后果。

2.3其他有害物質

为了改善地坪材料的使用、贮存性能, 通常还会添加一些助剂,如防腐剂、 pH调节剂,在使用过程中会释放一定浓度的甲醛和有机胺。 以上物质对人体特别是呼吸系统有较大危害, 严重时还会导致白血病和癌症等严重疾病。

2. 4 地坪材料环保标准

目前国家已出台了4项地坪材料相关标准, 分别是国家标准GB/T 22374-2008 ?地坪涂装材料?、建材行业标准JC/T1015-2006 ?环氧树脂地面涂层材料?、电子行业标准SJ/T11294-2003 ?防静电地坪涂料通用规范?和化工行业标准?HG/T3829–2006?地坪涂料??。?其中仅国家标准中规定了有害物质限量要求,如表5所示。

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爲進一步推廣環保地坪材料的使用,?制修訂相關國家、行業標准至關重要。2011年年底中國建材聯合會地坪分會和中國檢驗認證集團共同承擔了制定??水性聚氨酯地坪塗料?標准的任務,?預計2013年年底頒布、實施。此外地坪材料有害物質限量國家強制性標准也在醞釀制定中?。

3結語

隨著建築材料無毒環保化的發展趨勢,?地坪材料也將朝著水性化、高固含、無溶劑的方向發展。目前無溶劑型和水性地坪材料由于優越的環保性能,?得到了人們越來越多的重視。

除制定相關的國家強制性標准外,?更重要的是研發、使用各種高性能、壞保的原材料。無溶劑、水性産品由于性能、?成本等與傳統的溶劑型産品仍有定差距,也需加大研發力度。同時提高無機顔料環保性能、實現無鉛化生産已經成爲顔料廠家的共識。

作者:孙顺杰 乔亚玲

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