0 前言
铅铬黄颜料是重要的无机着色颜料。具有完善的颜料应用性能、相对低廉的价格和完整的色泽范围。所以在涂料、塑料、橡胶、油墨、皮革等行业有着广泛的应用。从铅铬黄颜料在中国的年生产量统计分析来看,其生产保持着较为平稳的发展势态。目前在发展中国家和发达国家,都有一定的应用市场。中国2011年的铅铬黄颜料产量约为6万t左右。近年来随着人们环保意识的增强,及对含铅、铬等重金属颜料安全性能的再认识,有关铅铬黄颜料的使用性能和安全性能成为我们日益关注的重点。本文主要就以上两点论述一下相关观点。
1 铅铬黄颜料的使用性能
铅铬黄颜料(英文名称Lead Chromate),颜料索引号:颜料黄 34 C.I.Pigment Yellow 34;CASRN:7758-97-6。分子式为xPbCrO4 · yPbSO2 · Z(x、y的数值随铅铬黄颜料的颜色变化而变化,Z为无机或有机表面处理物质),相对分子量为323.22。其性状为黄色单斜或斜方结晶体的黄色粉末,相对密度D15为6.12,熔点为844 ℃。不溶于水、溶剂和醋酸,溶于强碱或无机强酸。
颜色:色光随原料配比和制备条件而异,从浅黄色到带红色的中等黄色。可分为橘铬黄、深铬黄、中铬黄、浅铬黄、柠檬铬黄等5种颜色。可以与其他颜色的颜料复配而调配出适宜的颜色。铅铬黄颜料有较强的着色力和遮盖力。
物理使用特性:具有优良的耐光、耐热、耐水、耐溶剂性能。一般来讲,浅色到中色铬黄颜料对碱敏感,橙色铬黄颜料对酸敏感。由于价格低廉,铅铬黄颜料为塑料、涂料、皮革等产品的主要着色剂,其呈微小颗粒分散于介质中,凭借遮盖力进行着色。铅铬黄颜料色光明亮,有较好的耐迁移性,在塑料中使用时,应避免与含硫着色剂一起使用,适用于PVC、PS、ABS、PC、PF、AF、PA、UP等材质中;在涂料中常用于各种热塑性和热固性粉末涂料的着色,在溶剂型涂料中有着非常广泛的应用,由于铅铬黄颜料是安全警示色,颜料性价比优势明显,从其诞生至今仍然是当今世界主要的黄色着色颜料之一。
2 铅铬黄颜料的安全性
目前,人类的生存环境已经大大恶化,而且很多有害物质已经影响到我们现在的健康和生存。因此对有害物质的监管力度在世界范围内的加大势在必行。所以,近年来国际上掀起了一股环保风潮,势头非常猛烈,特别是在电子电器产品、食品和食品接触性材料、玩具和纺织品领域。由于铅铬黄颜料在生产过程中,涉及重金属铅和粉尘的污染,在世界环保呼声日趋高涨的今天,其生产和使用正在受到越来越多的关注。铅铬黄颜料在涂料和塑料中的安全使用性到底如何、在使用中是否会有可溶性铅溶析出,这是生产者和消费者都非常关心的问题。从以下几方面的分析可得出一些理性认知。
2.1 铅铬黄颜料在水中的溶解度
铅铬黄的主成分为铬酸铅和硫酸铅,它们的Ksp(溶度积)分别为2.8×10-13、1.6×10-8,25℃时溶解度分别为1.71×10-5 g/L、1.26×10-4 g/L。由此可知,铅铬黄颜料在水中的溶解度非常小,即在水中有良好的稳定性,在有机溶剂中也很稳定,即使在弱酸(醋酸)溶液中也不溶解。
2.2 铅铬黄颜料的毒性
(1)急性毒性:大鼠饲喂研究LD50值>5 000 mg/kg。对于皮肤刺激(兔的表皮) 和黏膜刺激 (兔的眼睛)方面,此类颜料显示无刺激性。
(2)慢性毒性:我们不否认铬酸铅颜料含有二价铅和六价铬,两种金属如果是形成可溶性的盐都有慢性危害,但是铬酸铅显然不是可溶性的盐。这就像有机合成时,单体是有毒性的,但是缩合或加成到有机物时,就不会有毒性,铬酸铅(铅铬黄颜料)只是低溶解度的铅化合物。多方面的流行病学调研已得知,铬酸铅颜料不显示致癌性质。但是可溶性的六价铬化合物被认为是致癌物。
2.3 铅铬黄颜料在生产和使用过程中的安全性
铅铬黄颜料在生产和使用过程中,主要是防止粉尘对操作者的危害,防止误食、误吸。我们知道人的胃酸主要是杀死食物里的细菌,确保胃和肠道的安全,同时增加胃蛋白酶的活性,帮助消化,胃液对消化食物起着重要作用,胃液的主要成分是胃酸,胃酸(gastric acid)指胃液中的分泌盐酸。人胃是持续分泌胃酸的,胃液中的胃酸正常是0.2%~0.4%的盐酸。据美国20世纪80年代对铬酸铅安全性的研究结果表明,人类的胃酸浓度不足以分解铅铬黄颜料,即使误食也完全可以由消化系统排出,不会对人造成危害。但是,可溶性的铬酸盐颜料(如锶铬黄和锌铬黄)据考察对人体有危害性,在使用时应注意安全使用。
2.4 铅铬黄颜料在塑料制品中应用的安全性
铅铬黄颜料在塑料制品中使用时,着色塑料制品,有的做成各种容器、薄膜盛装食物,有的做成玩具,因此必须重视着色剂的毒性问题,应避免与含硫着色剂一起使用,不宜在食品包装塑料中使用,适用于PVC、PS、ABS、PC、PF、AF、PA、UP等材质中各国均有标准规定其安全性要求。因此不建议在有安全标准规定的塑料制品中使用铅铬黄颜料。
2.5 铅铬黄颜料在涂料中应用的安全性
(1)铅铬黄颜料在粉末涂料制造业是可以选用的,能用于各种热塑性和热固性粉末涂料的着色,如公路划线涂料、工程机械涂料(常用于户外工件的涂装)。
(2)在水性涂料方面,铬黄颜料很少使用,由于水性涂料介质对铅铬黄颜料有分解作用,不建议在水性涂料中使用。
(3)铅铬黄颜料还被大量用在溶剂型涂料的着色中,是主要的着色颜料之一。溶剂型涂料主要由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成。成膜物质是涂料的基础,它对涂料和涂膜的性能起着决定性的作用,它具有粘接涂料中其他组分形成涂膜的功能。可以作为成膜物质使用的品种很多,我国现今的涂料工业主要使用树脂。树脂是以一种无定型状态存在的有机物,通常指高分子聚合物,如:醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂等。颜料是制备有色色漆的一个主要的成分。颜料是以分散状态存在于涂料之中,使涂膜呈现色彩,使涂膜具有遮盖被涂物体的能力,以发挥其装饰和保护作用。前已述之,铅铬黄颜料不溶于水、溶剂和醋酸,在涂料中使用时又被成膜物包覆,制成成品涂料后,铅铬黄颜料几乎不会分解出有害的重金属,多方面的应用试验已经证明了这一点。从发达国家对铅铬黄颜料安全使用性的研究结果分析,铅铬黄颜料在溶剂型涂料中的使用是安全的,这也是现今国外还在使用铅铬黄颜料的一个重要原因。
所以,在涂料中使用铅铬黄颜料时,应注意产品的性能差异,选择性应用可以使铅铬黄颜料发挥出完善的适用性能。只要我们在不同的产品中,根据应用环境进行正确选择,注意安全生产、采取安全防护措施,它就不会给我们带来危害,应该说铅铬黄颜料是相对安全、应用性能优良、物美价廉的黄色颜料。
3 结语
综上所述,本文对铅铬黄颜料的一些使用和安全性能进行了简单的介绍,就塑料、涂料、橡胶和油墨的产品着色而言,其适用范围是比较广泛的,为了环境和使用安全,用户可以根据自身产品性能和产品的不同使用环境,选择符合安全标准的颜料,对于生产者和使用者都是非常重要的工作。