关键词 铅中毒、含铅涂料、铅颜料代用品、替代技术

　　1 含铅涂料的由来

　　铅资源在地球上分布较广，由于其“容易提取，容易加工”的特性，人类早在7000年前就已经开始认识并利用这一资源，在西方《圣经·出埃及记》中就已经提到了铅。我国拥有丰富的含铅颜料资源，包括有红色铅丹，黄色黄丹，铅灰色的硫化铅及多种白色含铅颜料如铅白、磷氯铅矿、角铅矿、氯化铅、硫酸铅等，在我国关于它们的开发使用历史亦很久远。

　　现代涂料产品通常由成膜物质、分散介质、颜填料及助剂组成，其中铅成分的主要来源是涂料生产过程中添加了含铅原材料(多为着色颜料、防锈颜料及少量含铅助剂)，或其原料加工过程中有铅类物质残留所致，其中带入涂料较多含铅成分的是防锈颜料与着色颜料。

　　含铅化合物作为涂料用颜料、助剂中的有效成分之一，在涂料中有较长应用历史;而铅化合物的使用确实在一定程度上起到了，增加油漆干燥速度，提高涂料耐用性、保持新鲜的外观，并有着抵制水分、防止腐蚀的防护装饰作用。

　　而铅是人体唯一不需要的微量元素，它是一种稳定的不可降解的污染物，在环境中可长期积累，它将会对人体的血液系统、免疫系统、消化系统、神经系统等产生影响，同时铅对多个中枢和外围神经系统中的特定神经结构有直接的毒害作用。

　　铅中毒是由酸溶性铅引起的，所谓酸溶性铅是指在人体胃液的酸度条件下可以被溶解并被人体吸收的铅离子;美国环境保护署将含铅量达到或超过0.5%，或每平方厘米达到或超过10毫克的油漆都视为含铅油漆;我国《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》则规定，内墙涂料中可溶性铅不得高于90毫克/千克。

　　2 含铅颜料的应用及其替代技术

　　现代考古学家发现，在我国西北地区的古代壁画彩塑中就已经大量使用含铅颜料，在天梯山石窟就发现丰富的含铅颜料品种，而麦积山石窟则大量使用磷氯铅矿-砷铅矿类颜料;因此含铅颜料在涂料中的使用由来已久。

　　根据国外多年的经验，对于含铅防锈颜料，主要是通过开发全新无毒防锈颜料来取代之;而对于含铅彩色无机颜料，则取代的途径比较多，如：采用相应颜色的有机颜料、采用有机颜料与无毒遮盖型无机颜料相拼合、采用新型无毒无机颜料、采用有机-无机复合颜料等。

　　2.1 防锈颜料

　　防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀提高漆膜对金属表面的保护作用。防锈颜料的作用可以分为两类：物理性防锈和化学性防锈，其中化学性防锈颜料又可以分为缓蚀性和电化学作用型两种颜料。

　　2.1.1 含铅防锈颜料

　　通常涂料中常用的含铅防锈颜料有：红丹、黄丹、碱式硅铬酸铅、铅酸钙和碳氮化铅等，它们多为缓蚀性防锈颜料，用于防锈底漆等防腐蚀涂料的生产加工。目前市场上常用的含铅防锈颜料有以下几种：

　　2.1.1.1 红丹

　　红丹又名铅丹、樟丹，化学名称为四氧化三铅，分子式为Pb3O4，红丹外观为橘红色粉末，相对密度为8.6g/cm3。红丹不溶于水和醇，溶于过热的碱，在酸性条件下部分溶解生成水和盐，沉淀部分即为PbO2。

　　红丹用于涂料的历史久远，其作为防锈颜料一直沿用至今，制漆后具有较强的附着力和遮盖力，尤其是和亚麻油配制的防锈漆，其生成的铅皂能起缓蚀作用，防锈性能很好，它的特点是对于钢铁的表面处理要求不高，涂在具有残留铁锈的表面上仍有很好的防锈效果。

　　2.1.1.2 铅酸钙

　　铅酸钙同红丹有近似的化学结构，分子式为2CaO•PbO2，这是在20世纪50年代初期试图寻找一种含铅量较低、防锈效果近似于红丹的代用材料的研究成果。铅酸钙是以氧化钙或碳酸钙和氧化铅经 700℃高温反应而制成的。

　　铅酸钙外观呈奶黄色粉末，相对密度5.71，含铅量59%，主要用于代替红丹配制防锈漆。

　　2.1.1.3 碱式硅铬酸铅

　　碱式硅铬酸铅是一种包核颜料，核心部分为SiO2，表面部分为PbCrO4•PbO和PbSiO3•3PbO，即以二氧化硅颗粒为核心，在其表面上生成碱式铬酸铅和三碱式-γ-硅酸铅。这是20世纪60年代开发的代红丹防锈颜料，生产方法是以细微的石英粉(二氧化硅)为核心，以氧化铅及铬酸盐类作用在其颗粒表面，生成一层碱式铬酸铅(PbCrO4•PbO和PbCrO4•4PbO)沉淀，经过高温煅烧，石英粉颗粒即与其表面上的沉淀形成PbCrO4•PbO和PbSiO3•3PbO的牢固包膜。

　　碱式硅铬酸铅外观呈橘黄色粉末状，含铅量43%，具有优异的防锈性能，对二氧化硫作用有极高的稳定性，良好的耐光性以及较差的遮盖力和较弱的着色力。该颜料不溶于水和醇等各种有机介质，和其他铅颜料相比具有较小的密度，化学稳定性好，不容易形成碳酸盐而褪色，对各种漆料的适应性好，制作的涂料防锈性、耐水性和耐候性都十分优良。

　　2.1.1.4铅白

　　铅白又称白铅粉，主要成分是次氧化铅，混有少量的氧化铅，分子式Pb3(OH)4CO3密度6.14g/cm3，400℃时分解，有良好的耐候性，但与含有硫化氢的空气接触时，因生成硫化铅而由白变黑。

　　铅白外观呈白色粉末，其防锈效果与纯度、细度及表面状态均有关系，铅白与脂肪酸的化合力很强，反应生成物使漆膜更加坚韧，可以适应多种漆料，防锈机理与红丹相似。

　　以上含铅防锈颜料在相当一段时期，成为防锈涂料体系中必不可少的添加成分，它们均具有优秀的防腐蚀功能，同时其良好的性价比使其仍具有较大的市场空间，但随着人们对铅污染认识的提高，此类产品的使用亦开始有所限制。

　　2.1.2 无铅防锈颜料技术

　　近年来随着科技的进步，人们在无毒防锈颜料的研制也取得了一定的成果，先后开发了磷酸锌、聚磷酸铝、离子交换防锈颜料等多种新型无毒防锈颜料，为传统含铅防锈颜料的替代，提供了有力的技术保障。

　　2.1.2.1 无铅防锈颜料的选择

　　目前涂料厂家已可通过采用多种无毒防锈颜料(如：铁红、云母氧化铁、铝粉、玻璃鳞片、硼酸锌、改性偏硼酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝等)，通过物理屏蔽、化学钝化缓蚀等多方位技术进行选择设计，制备出达到并优于传统含铅防锈颜料的无铅防锈涂料。

　　涂料中的防锈颜料根据其防腐蚀特性，有以下三大类组成：

　　①物理防锈颜料

　　物理防锈颜料本身化学性质较稳定，其防锈机理不是依靠颜料本身的化学活性，而是依靠它们所具有的物理特性。常用的无毒物理防锈颜料有氧化铁红、云母氧化铁、云母粉、玻....