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    地坪材料中有害物质分析2016-07-14

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    地坪材料中有害物质分析

    引言

    随着中国工业化和城镇化的不断发展,?各种基础设施和建筑工程建设方兴未艾,?对地坪材料的需求也日益增加。?目前地坪材料已广泛应用在车库、?超市等民用建筑地坪装饰工程中,?其他行业如烟草、?食品、医疗也逐步开始使用地坪涂装系统。除了生产总量不断增加,对地坪材料的质量要求也越来越高。其中随着国家环保政策日益严格,?绿色环保成为建材的发展趋势,?地坪材料的环保性能也越来越受到人们关注?。

    近几年国家出台了多项地坪材料的国家和行业标准,对地坪产品性能进行了规范,但标准多关注产品的物理性能,对地i平材料的环保性能关注度不够,尚没有制定专门的地坪材料有害物质限量标准,?而对比其他产品如内外墙材料、胶粘剂、木器涂料等均制定了强制性的国家标准,?因此制定强制性的地坪材料有害物质限量标准意义重大,?可有效降低或避免生产、施工、?使用中有害物质对人们身体健康的危害。

    1 地坪材料类型与有害物来源

    根据材料组成,地坪材料可分为无机地坪材料和有机地坪材料。?无机地坪材料又可分为水泥基地坪材料和石膏基地坪材料。相对于无机地坪材料,有机地坪材料种类众多,主要有环氧树脂地坪、聚氨酯地坪、?丙烯酸地坪以及近年来兴起的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)地坪和聚脲地坪?。?从地坪材料有害物质源头分析,?来源于有机地坪材料的比例远远高于无机地坪材料。

    1.1无机地坪材科

    无机地坪具有使用寿命长、?防火性能好的特点。?可分为水泥基和石膏基地坪材料,?主要以自流平产品为主?。?无机地坪对侵蚀性介质特别是酸的抵抗性差,?装饰效果也相对单调?。?另外由于无机材料具有天然脆性,使用过程经常出现变形、开裂。以水泥基自流平产品配方为例,典型配比如表1所示。

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    从表1可以看出,?自流平砂浆组成中无机胶凝材料和天然矿物比例超过95%,属于天然环保材料。剩余有机材料如可再分散乳胶粉和纤维素醚等不超过?5?名,对环境危害也非常低。由此可见无机地坪材料环保性能优异,基本不会对环境产生危害。但由于无机地坪材料为粉状产品,生产、使用过程中应注意粉尘的危害。

    1.?2有机地坪材科

    有机地坪材料主要由树脂、?颜填料、?溶剂和助剂组成。其中地坪材料的物理性能主要取决于树脂,树脂类型包括环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、聚脲树脂以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

    1.2.1环氧树脂地坪

    环氧树脂最先应用于有机地坪材料中,?在欧美已具有50?年以上的使用历史。早期的产品以溶剂型产品为主,主要成分为环氧树脂和固化剂。环氧树脂地坪材料发展到今天,已成为用量最大、技术最成熟的地坪材料。目前国外产品以无溶剂体系为主,少量使用水性体系,?多数公司已不生产溶剂型环氧地坪材料。?在国内地坪材料中也基本以环氧类产品为主,?但多为溶剂型产品,?比例可占到全部环氧材料的70%左右,?水性和无溶剂体系由于成本、?性能等因素尚未大面积推广。

    环氧树脂地坪材料中,环氧树脂种类众多,其中双酚?A型环氧树脂分子中含有极性高且不易水解的脂肪族羟基和醚键,?因此对水泥底材有较高的附着力,?并且耐化学品性较强,被列为首选类型。常用于地坪材料的环氧树脂有:?E-51,?E-44,?E-42,?E-20等。

    固化剂作为环氧地坪材料中不可或缺的组分之一?,?其主要是通过直接与环氧树脂发生固化反应而结合在漆膜结构中。由于环氧树脂品种较多。故其固化剂品种更为繁多,?但按其化学结构不同可大致分为聚酰胺类、酰胺基胺、脂肪族多元胺、脂那族胺和芳香族胺等类型?。

    环氧树脂及其固化剂单独存放使用时都有一定的挥发性和毒性,?但使用过程中两者按一定比例混合反应固化后安全性大大提高,通常就没有毒性。目前为了提高产品的环保性能,?已开发出水性环氧树脂和固化剂。其主要特点是?voc几乎为零,特别适合在潮湿混凝土上施工,?在性能上也几乎能与溶剂型产品媲美。但由于工艺相对复杂,成本较高,使用受到一定限制?。

    为降低地坪涂料黏度,获得合适的施工性,通常还在配制环氧地坪涂料时添加一定比例的稀释剂,?也叫溶剂。稀释剂可分为非活性和活性两种类型,前者通常不参与反应,?固化时会从漆膜中部分逸出,?成为有害成分的主要来源。?常见的非活性稀释剂如表2所示。

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    由表2可知,?以上稀释剂沸点均低于250℃,?属于挥发性有机化合物(VOC)的范围,应限量使用。而活性稀释剂可参与环氧固化反应,?不会从漆膜中挥发出来。利用活性稀释剂的特性可制备无溶剂型自流平材料,?降低?VOC含量,?符合绿色环保涂料的要求。

    为了提高地坪材料的装飾性,?通常在地坪材料中添加颜料进行着色。?由于环氧树脂材料具有表干时间长等特点,?使用有机颜料会出现浮色、?发花等问题,,而且有机颜料耐化学腐触性差,?特别在户外条件下容易褪色,?因而较少在地坪材料中使用,?而主要采用无机颜料进行着色,?如钛白粉、?氧化铬绿和氧化铁系等颜料。填料主要选用高耐磨、低收缩的品种,如天然矿石粉。颜填料的有害物质主要是重金属,如铬黄等。?因而在材料选择时应尽量选择无毒的颜填料品种,如氧化铁系列、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其他有机地坪材料

    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?有害物质种类及限量

    2.1挥发性有机化合物

    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重金属

    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其他有害物质

    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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    为进一步推广环保地坪材料的使用,?制修订相关国家、行业标准至关重要。2011年年底中国建材联合会地坪分会和中国检验认证集团共同承担了制定??水性聚氨酯地坪涂料?标准的任务,?预计2013年年底颁布、实施。此外地坪材料有害物质限量国家强制性标准也在酝酿制定中?。

    3结语

    随着建筑材料无毒环保化的发展趋势,?地坪材料也将朝着水性化、高固含、无溶剂的方向发展。目前无溶剂型和水性地坪材料由于优越的环保性能,?得到了人们越来越多的重视。

    除制定相关的国家强制性标准外,?更重要的是研发、使用各种高性能、坏保的原材料。无溶剂、水性产品由于性能、?成本等与传统的溶剂型产品仍有定差距,也需加大研发力度。同时提高无机颜料环保性能、实现无铅化生产已经成为颜料厂家的共识。

    作者:孙顺杰 乔亚玲

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