油漆:健康与环境

内容

•色素
•粘结剂
•溶剂
•添加剂
•选择油漆
•挥发性有机化合物的仪器
•油漆对健康的影响
•油漆对环境的影响
•法规和标准
•规范

油漆有装饰和保护的双重作用。虽然通常用于室内装饰，但涂料的保护功能在外部结合，以保护脆弱的材料，如软木和金属。

涂料在制造过程中对环境产生影响，在使用阶段对健康产生影响。未使用的液体油漆被视为“危险”，需要适当处理。

组成材料

大多数油漆由三种基本成分组成:

1色素-提供颜色和不透明度
2粘结剂-就像胶水一样把颜料粘在表面
3.溶剂-将颜料和粘合剂保持在液体状态

其他成分包括防止细菌生长、节省涂料(填料)的扩散、增厚涂料、防止“皮”的形成、使涂料易于涂抹、加速/延缓干燥和防止起泡。

涂料的工作原理是将其涂在表面上，然后溶剂蒸发，从而留下一层由颜料和粘合剂组成的薄膜。

1着色颜料

颜料在涂料中有不同的作用，包括帮助赋予薄膜所需的性能(扩展颜料)和增加薄膜的不透水性(屏障颜料)，但最重要的是提供永久颜色的颜料(着色颜料)。

白色颜料

二氧化钛或二氧化钛几乎广泛应用于涂料行业，包括传统涂料，也包括“生态”涂料。二氧化钛取代了之前众所周知的白色颜料，如氧化铅(“铅白”)。它几乎普遍的吸引力来自于它的高不透明度(遮盖或隐藏的能力)。较少使用的颜料包括白垩和石灰，它们的不透明度很低，因此需要涂很多层才能达到可接受的不透明度。

二氧化钛有两种制造方法，每一种都对环境有重大影响。(见下文“环境影响”)

彩色的颜料

颜料要么是“有机的”，要么是“无机的”。彩色颜料除非大量使用，否则不会提供不透明度，所以大多数颜料都依赖于其中的二氧化钛。

•“有机”。早期的有机颜料是基于从天然植物中提取的染料。大多数当代有机颜料是由煤焦油和石油馏分物合成的，但植物基颜料仍然是“生态”涂料品牌的特色。合成有机颜料通常很亮，有很好的着色强度。然而，不透明度往往很低，许多有机物不是完全耐溶剂。

•无机的．最早的颜料是通过从泥土中挖出某种矿物质并将其磨成细粉而获得的。这些“天然”颜料都是无机化合物。典型的例子包括赭色和锡耶纳色。市场上其他无机和产量更高的颜料通常是从铁和粘土中提取的金属氧化物，或从石油化工产品中生产的合成物。

2粘结剂

在涂料混合物中，粘合剂负责提供附着力，结合颜料，并赋予涂料的抗阻性能，使最终涂料耐用。粘合剂有两种类型:油基粘合剂和乳胶基粘合剂。

油基粘结剂

油基涂料需要一种与涂料性质相似的粘合剂——在这种情况下，粘合剂暴露在空气中会氧化或干燥，与涂料的其他部分一起硬化。

油基涂料中的粘合剂要么是天然的，要么是合成的。“天然”植物油包括亚麻油、桐油和大豆油。今天，很少有颜料是由油单独制成的。相反，它们是基于被称为醇酸的改性油。醇酸是一种由植物油和合成树脂制成的化合物，比油干得更硬、更快。几乎所有的“油基”涂料(如“光泽”)现在都有醇酸作为粘合剂。外部油基木材底漆通常由油和醇酸的组合制成。

乳胶基粘合剂材质

乳胶漆实际上不含乳胶漆——相反，所用的聚合物粘合剂在涂料中形成一层类似天然乳胶漆的薄膜。几乎所有的水性涂料都有乳胶基粘合剂。当涂层被涂上时，水分从油漆中蒸发，留下一层由颜料和乳胶基粘合剂组成的薄膜，它们结合在一起形成一个连续的涂层。

有几种聚合物类型被用作乳胶漆的粘合剂。两种最常见的类型是“丙烯酸”，最适合外部使用，和“乙烯丙烯酸”，虽然也可以用于外部，但主要用于内部。其他乳胶粘合剂包括苯乙烯-丙烯酸和三元共聚物。

大多数现代乳剂都是水性的，添加了乳胶以增加耐久性。乳胶的数量决定了哑光，蛋壳，丝绸和缎面的光泽程度。

3溶剂

溶剂是一种液体，它悬浮其他成分以使应用成为可能。一旦涂上颜料，溶剂就会蒸发，使颜料和粘合剂形成一层涂料(“涂层”)。

溶剂要么是水，要么是有机物。最常见的有机溶剂是从石油中提取的，是用于醇酸的“白酒”和用作油漆稀释剂和清洁刷子的“矿物松节油”(“松节油替代品”)。其他以石油为基础的有机溶剂包括烷烃(异石蜡)、甲基乙酮(MEK)、甲基化酒精(甲醇和乙醇的混合物)、二甲苯、甲苯和丙酮。油漆中使用的非石油溶剂包括“松节油”和“柑橘油”。

•需要注意的是，大多数被描述为“水基”的涂料都含有少量的有机溶剂，以增强工作性。

添加剂

各种各样的物质通常被添加到油漆中。这些包括:

杀虫剂

在涂料中添加杀菌剂是为了防止罐内细菌的生长以及真菌和藻类在涂料上的生长。水性涂料，特别是酪蛋白涂料尤其脆弱。从本质上讲，生物杀菌剂是有毒的，其使用受到欧洲立法的严格控制，特别是《生物杀菌剂产品指令》(BPD)。

在立法之前，杀菌剂配方相对简单，但往往可能是危险/有毒的(如汞和其他重金属化合物)。立法后的公式更为复杂，因为它们使用混合药剂来达到相同的效果。

有非常多的化学品可作为生物杀虫剂使用——其中一些仍然是卫生活动人士关注的根源。然而，获取有关特定配方的信息通常是困难的:添加剂制造商认为这些信息是商业敏感的——这种情况由于许多涂料制造商缺乏公布其产品成分的决心而变得更加复杂。

对添加剂感到好奇或担心的说明员应该询问涂料制造商。有一系列的回应，其中可能只有一些是令人满意的。

表面活性剂

表面活性剂在清洁剂中也很常见，它能降低水的表面张力，使油漆更容易扩散。油漆中常用的表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯酯(APEs)和全氟表面活性剂，这两种表面活性剂由于其危险性质(分别是内分泌干扰和生物积累)已基本被淘汰。新一代的表面活性剂已经被引进，其中的一些成员被认为比它们的前辈毒性小得多。

司机

干燥机通过催化氧化加速有机溶剂型涂料的干燥。最常见的干燥剂是金属，包括钴，锰，铈，锆和钙。人们对金属干燥器可能对健康产生的一般影响表示关切，但钴尤其与一系列关于其危险性质的索赔有关，包括在生产和使用中接触到的肺、过敏和心脏问题⁷．

其他类型的油漆

干燥油

“干油”油漆是一种不使用溶剂，通过暴露在空气中“变干”而留下固体膜的油漆。颜料中有许多植物油，但最常见的是亚麻籽油。在被现代醇酸树脂和其他粘合剂取代之前，亚麻籽油是常用的涂料。

亚麻籽油它现在的复兴要归功于亚麻子油漆中有机溶剂的缺失。典型的成分是亚麻籽油与氧化锌(一种氧化钛的替代品)和色素的结合。

虽然可以说亚麻籽漆比当代油基漆更安全，但它对健康和环境也并非没有影响。亚麻籽油含有大量的内含能量，并释放出挥发性有机化合物——尽管是非常少量的。

石灰水

Limewash)是“油漆”最古老的形式。这种涂料主要由熟石灰(氢氧化钙)传统地与低比例的有机粘合剂如牛脂(或亚麻油)结合而成。石灰水通过与大气中的二氧化碳发生反应，形成方解石形式的碳酸钙，这种反应被称为碳酸化。

石灰水可以通过加入泥土颜料来着色，从而产生小范围的颜色。

石灰水不是特别耐用，特别是在涂层可以迅速降解的污染环境中。

健康危害仅限于吸入后对皮肤或肺部的刺激——尽管一些来源认为“呼吸性二氧化硅”与癌症之间也可能存在联系，但还需要更多的研究来证实这一说法。

硅酸盐矿物涂料

矿物涂料是用硅酸钾(也称为“水玻璃”)作为粘合剂，结合无机、耐碱颜料配制的矿物基涂料。

这种涂料的工作原理是浸泡在底层材料中，硅酸钾粘合剂与底层材料发生化学反应，形成一种不溶的微晶硅酸盐粘合剂。二次结晶也发生在粘合剂、色素和大气中的二氧化碳之间。

虽然它可以用于更广泛的矿物表面，硅酸盐涂料是特别有效的渲染-提供了一种替代石灰涂料。来自欧洲和斯堪的纳维亚的坊间证据表明，硅酸盐涂料系统的使用寿命可以超过100年。但实际上，维修应该从15年以后开始规划。

硅酸盐涂料通常是一种毒性很低(仅限于用户暴露在眼睛和皮肤上)的涂料，其原料、运输和能源对环境的影响最小。

犬瘟热漆(又名蛋白胶漆)

有两种类型的犬瘟热:“软”犬瘟热和“油束缚”犬瘟热。

软胶画颜料是现代乳化液的先驱，它是一种水基颜料，主要由白色的基础颜料如白垩粉(碳酸钙)和胶粒(明胶)结合而成。这种基本的混合物可以用抗碱(“抗石灰”)颜料着色，从而产生多种颜色，包括蓝色、绿色和各种大地色调。

传统的犬瘟热对环境的影响仅限于原料的提取(如白垩)和颜料的生产。然而，一些现代的胶粘剂已经用合成胶(如聚醋酸乙烯酯)取代了动物胶粘合剂，这有效地使它们成为现代的乙烯乳液。

犬瘟热的一种日益流行的变种是'粘土涂料”。这种颜料的基本颜料是粘土粉而不是白垩粉。尽管泥塑颜料自诩“天然”，但说明人员应该了解其中的成分通常包括聚醋酸乙烯酯(“醋酯”)和甲基纤维素(“纤维素粘合剂”)，以及更常见的涂料中常见的添加剂。

另一个变体是'酪蛋白颜料其中使用的粘合剂是酪蛋白，一种牛奶蛋白，而不是明胶。商用酪蛋白涂料的典型成分是典型的白垩、大理石、滑石粉、粘土和酪蛋白。油漆通常以粉末形式输送，需要加水。对使用者有健康风险，而且仅限于对皮肤或肺部的刺激。

在考虑犬瘟热的持久性时应谨慎。油漆很容易从表面上擦掉，应该限制在交通流量低的地区使用。此外，应避免在厨房和浴室使用酪蛋白涂料。

挥发性有机化合物的仪器

涂料中挥发性有机化合物的存在对环境和健康都有重大影响。挥发性有机化合物(VOCs)是一种有机化合物，具有足够高的蒸气压，使它们能够蒸发到大气中。用于油漆的有机溶剂是挥发性有机化合物的丰富来源——例如，白酒含有“芳香烃”二甲苯、甲基苯和乙苯。虽然溶剂是主要来源，但挥发性有机化合物也会从其他成分中释放出来，如一些颜料(颜料)、杀菌剂和杀菌剂，这导致了低挥发性有机化合物涂料的品牌和颜色之间存在一定程度的差异。

VOCs在使用过程中和使用后很长一段时间内都会被释放出来。一项研究表明，乳胶漆中只有不到50%的挥发性有机化合物在第一年被排放出去。¹⁰

油漆对健康的影响

油漆,一般

•2002年发表的一项研究，使用了瑞典1960年至1989年发表的数据，尽管涵盖的是一个毒性意识较低的时代，但该研究显示，在油漆行业和涂料制造业工作的人，癌症发病率“显著增加”。¹

•2009年发表在《环境与健康展望》杂志上的一项研究研究了使用溶剂和涂料与儿童白血病之间的可能联系。这项研究没有确定溶剂和白血病之间的联系，但它确实发现，使用家用油漆和白血病之间有“很强的”联系:

“由于接触油漆和接触溶剂对ALL风险的ORs值有显著差异，所以观察到的接触油漆与ALL风险的关联不太可能是由于油漆中含有溶剂。”家庭使用的涂料主要包括乳胶漆，通常含有醋酸乙烯树脂(聚苯乙烯醋酸酯)或苯乙烯基树脂(柯克-其他2006年)。关于聚苯乙烯醋酸酯的流行病学数据和动物研究都非常有限，无法评估其对人类潜在的致癌风险……另一方面，苯乙烯已被归类为对人类可能的致癌物质，一些研究报告称，接触这种产品的工人患淋巴和血液生成肿瘤的风险增加(国际癌症研究机构专题工作组2002年)，这使得苯乙烯成为解释涂料接触和ALL风险之间关联的假定候选物。”²

溶剂和挥发性有机化合物的仪器

•2003年的一项研究得出的结论是，“在国内暴露于低于(当时的)目前公认的建议水平的VOCs可能会增加儿童哮喘的风险。”^3.

•对近期研究论文的回顾发现，有许多研究将肺部问题与绘画联系起来⁴

•美国肺脏协会(American Lung Association)广泛报道“……VOC会导致一系列身体问题，如:眼睛和皮肤刺激、肺部和呼吸问题、头痛、恶心、肌肉无力以及肝和肾损伤。”

•异石蜡(见上文)具有非常低的急性毒性，通过口服、皮肤和吸入途径几乎无毒。然而，在口服摄入过程中液体异石蜡吸入肺部可能导致严重的肺损伤。⁵

•尽管自19世纪以来，人们就知道接触有机溶剂会导致暂时的精神错乱，但“有机溶剂综合征”指的是长期接触有机溶剂导致的长期神经毒性。它是由芬兰的一位职业健康心理学家在20世纪60年代发现的，尽管它的存在在欧洲被广泛接受，但在英国仍有争议。⁶

•根据美国劳工部的健康指南，“天然”溶剂松节油是皮肤、眼睛、粘膜和上呼吸道的刺激物。它也可能引起皮肤敏感和中枢神经系统，胃肠道和泌尿系统的影响。

•柑橘油(柠檬烯)，另一种“天然”溶剂，是一种皮肤和呼吸刺激物。它曾被认为是导致老鼠肾癌的原因，但没有证据表明它对人类具有致癌性。⁸

添加剂

参见上面的“添加剂”部分。

油漆对环境的影响

与涂料相关的主要环境影响来自于部件的制造商，而不是产品本身的制造过程。

二氧化钛

到目前为止,最大的环境影响是从二氧化钛(TiO₂)：

-高蕴含能量(54 - 76 MJ/kg)⁹
-生产过程中的排放，包括(取决于工艺)CO₂N₂啊,所以₂,没有_xCH₄和挥发性有机化合物的仪器⁹
-制造过程中产生若干废物流，包括废酸和金属硫酸盐，每一种废物都对环境产生影响。欧盟的一些指令试图减少和消除由此造成的污染。
——原材料来源于稀缺资源

彩色的颜料

与有色颜料有关的环境影响是多种多样的——尽管它们的影响不像二氧化钛那样强烈。值得注意的是，尽管有“天然”和“人造”颜料之分，但并非所有的“天然”颜料都比人造颜料的影响小。建议说明人员仔细检查制造商的声明。

挥发性有机化合物的仪器和臭氧

人类活动产生的臭氧是一种污染物，也是雾霾的组成部分。当氮氧化物、一氧化碳和挥发性有机化合物在阳光照射下在大气中发生反应时，就会形成臭氧。

立法和标签

鉴于传统上与涂料有关的挥发性有机化合物含量很高，因此制定法规、标签和立法来限制其含量也就不足为奇了。

在立法方面，欧盟的VOC法规最为重要，对该问题影响最大。一些规范和标准也被公布了，但没有立法支持，相对来说没有什么吸引力。

2010年VOC立法

《油漆、清漆和车辆翻新产品中的挥发性有机化合物条例》(又名VOC 2010立法)于2010年生效。立法的目的是在2007年制定的现有标准的基础上，强制减少挥发性有机化合物的排放。

该法规将涂料的功能划分为12个子类，并为每个子类指定了自己的VOC限值。例如，“内墙和天花板的哑光涂料”的水基和溶剂型涂料的限量为每升30克，而“木材、金属和塑料的室内外漆和覆层涂料”的限量为每升130克，溶剂型涂料的限量为每升300克。

在BREEAM下，符合“健康和福祉”类别下立法的产品可获得1分。

用于室内和室外油漆和清漆的欧盟生态标签

自愿的欧洲生态标签设定了以下标准:

•挥发性有机含量(VOC)和挥发性芳香烃(VHS)有限
•减少生产过程中的硫排放
•减少二氧化钛生产过程中有害的副产品浪费
•不使用对环境和健康有害的重金属和物质
•环境使用的用户说明，包括存储条件，废物
工具的管理和清洁
•保证最小的隐藏力，耐湿擦洗性，耐水性和
附着力。

该标准根据一组功能子类规定了VOC限值。例如，“室内哑光”的限量为每升15克(包括水)，“木材和金属的室内装饰和覆层涂料(包括底漆)”的限量为每升90克

对二氧化钛颜料生产过程中的排放也有严格的限制。排放物包括硫磷、硫酸盐和氯化物废物。

迄今为止，据了解，只有一家制造商获得了环保标签。

涂料行业对这一非常有价值的标准的看法一贯是直截了当地的，一家主要制造商的发言人在一封信中说。总的来说，油漆行业不打算使用这个标签”。

美国环境保护署对VOCs的限制

低voc -小于200克/升
无voc -小于5克/升

绿色密封(美国)标准GS-11低VOC涂料

该标准制定了比美国政府自己的EPA更严格的vocs限制标准。它还明确规定了禁止使用的部件——尽管制造商已经放弃了其中的许多部件。受禁名单包括:

卤甲烷(二氯甲烷)
•氯化乙烷(1,1,1-三氯乙烷)
•芳香族溶剂(苯、甲苯(甲苯)、乙苯)
•氯化乙烯(氯乙烯)
•多核芳烃(萘)
2-dichlorobenzene•氯苯(1)
•邻苯二甲酸酯(邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸苄丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯)
•其他半挥发性有机物(异福尔酮)
•重金属及其化合物(锑、镉、六价铬、铅、汞)
•防腐剂(甲醛)
酮类(甲基乙基酮，甲基异丁基酮)
•其他挥发性有机物(丙烯醛、丙烯腈)

油漆标签标准

属性5标签，从“极少量”(0-0.29%)VOC含量到“极高”(超过50%)，基于任何初始沸点小于或等于250的有机化合物的g/ l^oC在101.3千帕的标准压力下测量。

特定的油漆

失效的油漆是不可持续的

不用说，油漆至少应该起到这样的作用，但令人悲哀的事实是，市场上有一些油漆，尤其是那些“环保”油漆，根本达不到标准。油漆失效或不足通常发生在户外涂料中。常见的缺点包括:

•耐久性差的油漆，包括褪色、附着力差、粉笔化、变黄、褪色——所有这些都需要尽早重新涂层。

•覆盖度低，需要多涂几层——增加了对整体环境的影响。

•仅在中等要求的环境中表现不佳。

漂绿

油漆行业有大量的绿色涂料。“生态”这个前缀加班工作，几乎每一罐油漆上的VOCs含量都低于20年前的行业平均水平。这个词的使用如此普遍，以至于现在实际上，用绘画的术语来说，它是毫无意义的。

那些相信“绿色”产品的人会为这样一个事实感到悲哀:几乎每一家制造商，无论是传统的还是“绿色的”，都在涂料中挥发性有机化合物的含量上误导用户。尤其令人烦恼的是经常使用的表达“零VOCs”，当分析内容时，几乎没有例外，会发现它们的存在——无论数量多么少。

说明者同样会对具有误导性的术语感到失望。特别是“自然”这个词有无数种解释。“天然”并不总是意味着一种材料对环境的影响低或无毒。例如，松节油经常被描述为“天然”，但它对使用它的人有明显的毒性。亚麻籽油是“天然的”，但在生产过程中消耗了大量的能源。

自然建筑技术公司的尼尔·梅(Neil May)举了一个很好的“隐形”表达的例子，他指出，“醋酯”作为一种成分，这是“聚醋酸乙烯酯”的另一种说法，这种化合物目前与老鼠的癌症有关，但尚未证明与人类癌症有关。

把油漆和你厨房橱柜里熟悉的产品联系起来——他们在想什么?

规范

指定低环境影响和毒性的涂料并不简单。

对环境影响最大的将是氧化钛的生产。氧化钛是一种颜料，对任何涂料的性能都至关重要，很难避免，即使是在“生态”涂料中。替代方案是存在的，但是应该仔细考虑所包含的能量以及性能——特别是覆盖范围。

油漆中最常见的有毒成分是挥发性有机化合物。立法最终降低了这一水平，但许多人会认为还有一段路要走。其他成分如添加剂是五花八门的，很难在其他涂料成分中识别。许多添加剂都是有毒的，但几乎没有立法来容纳所有可能的组合。为了尝试和控制更危险的物质，制药业内外的标准都在不断发展，但仍需取得进展。

如果制造商愿意全面列出其涂料的成分，他们就可以提供很大的帮助。

的最好的指导将是:

•指定具有低氧化钛含量和少量粘合剂的水性涂料。
•避免使用有机溶剂含量高的涂料——尽管由于影响法规，这变得越来越容易。
•仔细研究可用的成分清单，并将化学品与毒素数据库进行比较，从而进一步减少对健康的担忧。
•如果不公布成分，我们可以公平地假设制造商不愿意披露——在这种情况下，完全避免该产品可能是明智的，

参考文献

1涂料贸易和涂料制造业的暴露与瑞典男性和女性患癌症的风险- Brown, Linda等人，发表在《职业与环境医学杂志》:2002年3月

2家庭接触油漆和石油溶剂，染色体易位和儿童白血病的风险- Scélo, Metayer等人，加州大学，2009

3.家庭接触挥发性有机化合物与幼儿哮喘的关系- Rumchev et al，科廷科技大学，珀斯

4室内住宅化学排放是儿童呼吸和过敏影响的危险因素:综述-马克J.门德尔，劳伦斯伯克利国家实验室，发表在室内空气杂志，2007年

5毒理学更新:物理性质、毒性研究和人类暴露数据的摘要——Mullin, Ader等人，发表在1990年4月的《应用毒理学杂志》上

6看油漆变干——伯明翰大学Anne Spurgeon博士，2006年

7钴和锑:遗传毒性和致癌性- De Boeck, Kirsch-Volders和Lison -布鲁塞尔自由大学和Université天主教德鲁汶，2003年

8国际癌症研究机构关于评估人类致癌风险的专论，1999年, 73 - 16, 307 - 27所示

9涂覆的木质外墙对环境的影响- Hakkinen等人，VTT建筑技术，1999

10乳胶漆挥发性有机化合物排放-第2部分。测试屋研究和室内空气质量(IAQ)模型- Sparks等人，1999年发表在国际室内环境与健康杂志《室内空气》上

进一步的信息

•毒素和毒素目标数据库(T3DB) -这个优秀的数据库包含2900种毒素-http://t3db.org

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