鉛鉻顏料的替代技術(shù)暨——鉻酸鉛顏料最佳替代產(chǎn)品“復(fù)合鈦系顏料”

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1、鉛/鉻顏料的替代技術(shù)暨——鉻酸鉛顏料最佳替代產(chǎn)品“復(fù)合鈦系顏料”王文強(qiáng)賀修明(湖南巨發(fā)科技有限公司，湖南湘潭411100)摘要:在涂料、塑料、油墨等廣泛使用的鉻酸鉛顏料色彩鮮艷、著色力高，而其所含的酸溶性鉛鉻離子會(huì)引起人們,特別是兒童的鉛中毒,嚴(yán)重?fù)p害人們的健康。本文簡(jiǎn)要介紹了這種彩色無(wú)機(jī)顏料的替代情況。關(guān)鍵詞:復(fù)合鈦系顏料；復(fù)合鈦黃；鉻酸鉛顏料；鉛/鉻顏料；替代產(chǎn)品1前言鉻酸鉛別名鉻黃，是一種亮黃色單斜晶系結(jié)晶體無(wú)機(jī)顏料。溶于強(qiáng)堿和無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，著色力高、遮蓋力強(qiáng)，其成分中因含鉛與六價(jià)鉻雙重重金屬，而歸入有毒物質(zhì)。其色光隨原料配比和制備條件而異，有橘鉻黃

2、、深鉻黃、中鉻黃、淺鉻黃、檸檬黃等五種。據(jù)報(bào)道，我國(guó)目前大約有30%的孩子患有不同程度的鉛中毒癥。這就意味著,我國(guó)每10個(gè)孩子中,就約有3個(gè)因血鉛超標(biāo)而導(dǎo)致智商低下和行為失常(多動(dòng)、精神不能集中等)。在21世紀(jì)的今天,這一數(shù)字確實(shí)讓人吃驚!鉛中毒是由酸溶性鉛引起的。所謂酸溶性鉛,是指在人體胃液的酸度條件下可以被溶解并被人體吸收的鉛離子。含鉛汽車(chē)尾氣、各種含鉛顏料、工礦區(qū)的鉛塵和鉛煙以及鉛含量超標(biāo)的食品等,是這種鉛離子的主要來(lái)源。含鉛顏料長(zhǎng)期以來(lái)都是酸溶性鉛的重要來(lái)源之一,所以發(fā)達(dá)國(guó)家很早以來(lái)就通過(guò)立法來(lái)限制它的應(yīng)用范圍。例如,早在20世紀(jì)70年代,美國(guó)

3、就規(guī)定玩具、文具以及經(jīng)常與人們(特別是兒童)接觸的器具所用的涂料,其含鉛量不得超過(guò)0.5%,后來(lái)又進(jìn)一步限定為0.06%以下[1]。80年代,美國(guó)等國(guó)家又規(guī)定不允許用含鉛涂料涂裝任何交通運(yùn)輸工具和一些經(jīng)常與人體接觸的公用設(shè)施。而在90年代,北美和北歐諸國(guó)甚至規(guī)定黃色路標(biāo)漆中也不允許含鉛。鉻酸鉛中的鉻以鉻化合物中毒性最強(qiáng)六價(jià)鉻形勢(shì)存在。六價(jià)鉻會(huì)引發(fā)口角糜爛、腹瀉、消化紊亂；呼吸急促，咳嗽及氣喘；短暫的心臟休克；腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)和造血器官的毒性反應(yīng)等，嚴(yán)重的可誘發(fā)肺癌。鉻酸鉛顏料至今仍然相當(dāng)范圍內(nèi)應(yīng)用于各種涂料與塑料、油墨等制品，而最終使用在與人們密切

4、接觸的交通、建筑、車(chē)輛、玩具、船舶及工程機(jī)械等眾多領(lǐng)域。而隨著鉛/鉻鎘顏料的危害性被人們逐步認(rèn)識(shí)，國(guó)際國(guó)內(nèi)正在制定法律法規(guī)以禁止或限制其使用。這就迫使生產(chǎn)商必須在許多方面棄用含鉛含六價(jià)鉻顏料,尋找最佳代用品。2替代鉻酸鉛的幾種方法替代鉻酸鉛(鉻黃、鉻橙、鉬鉻紅)顏料的主要途徑是開(kāi)發(fā)全新的無(wú)鉛無(wú)毒顏料。但開(kāi)發(fā)難度相對(duì)較大，這是由于鉻酸鉛顏料除有毒外，著色力高、色彩鮮艷,價(jià)格又很便宜,具有很高的性?xún)r(jià)比。從國(guó)外約30年的經(jīng)驗(yàn)看,取代含鉛、含鉻(VI)的鉻酸鉛顏料的途徑較多,主要有:（1）采用合適的有機(jī)顏料,特別是經(jīng)過(guò)性能“正確整合”（rightfitting

5、)的有機(jī)顏料;（2）采用有機(jī)顏料與遮蓋力高的無(wú)機(jī)顏料相拼混;（3）采用一些新開(kāi)發(fā)的無(wú)機(jī)顏料;（4）采用有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合顏料等。本文在總論各種方法的基礎(chǔ)上主要介紹復(fù)合鈦黃替代技術(shù)。2.1部分性能可替代的有機(jī)顏料有機(jī)顏料是填補(bǔ)因限制應(yīng)用含重金屬顏料而產(chǎn)生的黃色、橙色和紅色等顏色缺口的主要顏料。能在不同檔次的應(yīng)用場(chǎng)合下取代鉻酸鉛彩色顏料的有機(jī)顏料種類(lèi)如表1所示。表1可取代鉻酸鉛等有毒彩色顏料的有機(jī)顏料與鉻酸鉛彩色顏料相比,有機(jī)顏料的顏色更鮮艷,著色強(qiáng)度更大,而遮蓋力和流變性則差些。提高遮蓋力的途徑,是改進(jìn)有機(jī)顏料的粒度,或/和與遮蓋型無(wú)機(jī)顏料(如二氧化鈦、鈦黃

6、、氧化鐵紅、氧化鐵黃等)拼用。例如表2所示的一種取代有毒重金屬紅色無(wú)機(jī)顏料的原配方中,喹吖啶酮紫便與氧化鐵紅、氧化鐵黃、二氧化鈦和炭黑拼用。表2有機(jī)顏料與無(wú)機(jī)顏料拼用配方像喹吖啶酮紫一類(lèi)的高檔有機(jī)顏料,其價(jià)格十分昂貴。為了能在可以接受的性?xún)r(jià)比下被取代,近年來(lái)國(guó)外通過(guò)“正確整合”的方式,或改變現(xiàn)有的有機(jī)顏料的某些性能,或改變現(xiàn)有的有機(jī)顏料的色空間,或開(kāi)發(fā)全新化學(xué)結(jié)構(gòu)的新型有機(jī)顏料,保證用戶(hù)所要求的幾項(xiàng)關(guān)鍵性能,降低或取消用戶(hù)不需要的性能,從而彌合了高檔有機(jī)顏料與普通有機(jī)顏料之間在性能和價(jià)格上的過(guò)大差距。例如,美國(guó)Engelhard公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)了幾種正確

7、整合的萘酚紅和苯并咪唑酮類(lèi)黃色有機(jī)顏料。其中一種叫做RX3170的萘酚紅具有更高的遮蓋力,更高的光澤,更好的保光性和改進(jìn)的流變性,同時(shí)又具有改變的色空間,故在一種取代的紅色配方中可代替昂貴的細(xì)粒萘酚紅,減少大粒徑萘酚紅的用量,可使配方成本大大下降,而遮蓋力則提高8%,保光性提高17%[3]。另一種具有藍(lán)色相色空間的正確整合的萘酚紅,在用于取代含鉛等有毒重金屬紅色無(wú)機(jī)顏料的配方中取代昂貴的喹吖啶酮紫,其成本只有喹吖啶酮紫的50%左右,因此配方成本大大降低。黃色路標(biāo)漆的水性化和無(wú)鉛化,以及路標(biāo)漆自身的一些特點(diǎn),對(duì)中鉻黃的代用品黃色有機(jī)顏料提出了一些新的要求

8、。為此,國(guó)外開(kāi)發(fā)了全新化學(xué)結(jié)構(gòu)的黃色和橙色偶氮有機(jī)顏料,在克服因取代中鉻黃而產(chǎn)生的分散困難和色