木材防腐剂发展过程

发布时间:2022-03-01 11:17:25浏览次数:158


1) 木材防腐剂的发展概述
概括地讲,我国以前仅枕木、电杆两种制品和橡胶木一种树种进行防腐处理。五氯酚在我国用于木材保护已有几十年的历史,主要是添加到煤焦油中,用于枕木和电杆防腐;五氯酚钠主要是与硼酸、硼砂混合,用于橡胶木的防腐。橡胶木防腐采用的五氯酚钠的危害,已在国际社会引起广泛关注,也正在引起国内的广泛注意。我国近期曾禁止从欧盟进口奶制品,就是因为怀疑其中含有二恶英。而五氯酚和五氯酚钠中恰恰含有二恶英这种高毒性物质。
 
二恶英造成的危害包括致癌、损害中枢神经、导致血液系统紊乱、损害肝和肾、引起胃疼、 呕吐、恶心、发烧、刺激眼睛、皮肤、呼吸系统等。自从发现氯代酚类化合物中含有致癌的二恶英类化合物后,氯代酚类化合物(如四氯酚、五氯酚、五氯酚钠)就逐步被越来越多的国家禁止使用了。目前已有很多国家禁止使用五氯酚和五氯酚钠,例如瑞典, 德国, 西班牙, 智利, 丹麦, 瑞士, 意大利, 希腊, 马来西亚,印度尼西亚, 日本, 新西兰,澳大利亚,美国(限制使用),我国政府近来也采取了相应的措施。
 
新型木材防腐剂的开发与应用,使防腐木材的安全性大大提高。防腐木材的应用范围也逐渐扩大,尤其是户外应用,如儿童游乐设施、景观作品、园林木结构、木屋、水景步道、桥梁、隔噪(音)墙、栅栏、地板、花园家具等等。
 
世界上应用最多的是CCA防腐处理,其关键一点是抗流失,其中的铜、铬、砷要与木材组分发生化学反应,而“固定”在木材中,使其能够在各种环境条件下使用,且具有长期防腐效果。可防止幼虫、白蚁、白腐菌、褐腐菌、软腐菌以及海生钻孔虫的侵害,而且处理后,CCA固定在木材中,具有抗流失性,不会析出,保证了处理后的木材具有长久的使用寿命。有些CCA处理的木材,使用寿命可达50年以上
 
到2005年为止,我国有木材防腐处理厂或车间(以防腐处理生产线为准)近200家,其中不到5%的防腐处理生产规模超过每年1万立方米,约5%的生产规模为每年防腐处理5千-1万立方米,而90%的生产规模为每年防腐处理5千立方米以下,每年防腐处理总量不到100万立方米(包括枕木、电杆、橡胶木、集装箱地板、户外园林景观木材)。
 
2) CCA防腐剂限制使用
木材防腐剂在多数国家被列为杀菌剂,因此受到很多法规的限制,其中包括不同使用目的和最终用途,特别是在安全和环境方面。
与防腐木材相关的主要潜在安全与环境风险包括:
· 活性成分流失到土壤和水中(地表水、地下水)
· 活性成分向空气中的释放
· 当暴露于刚刚处理过的防腐木材时,可能会出现皮肤或者其他相关问题(过敏反应、湿疹等)
焚烧防腐木材可能会向空气中释放有毒气体,或者通过灰份渗出有毒物质。对于木匠和其他从事防腐木材加工的专业人员而言,粉尘是潜在的安全隐患。
 
任何物质包括防腐剂都有其适用的范围,换句话说,任何化合物的使用都有限制。任何材料在使用时,都有其适用的用途。
近年来,世界上最广泛使用的木材防腐剂――CCA在一些国家受到了限制,这些国家包括日本、欧盟(EU)、新西兰、澳大利亚、美国和加拿大。对CCA所关注的主要问题在于其含砷――砷被认为是一种致癌物。
 
欧盟的限制条款从2004年6月30日起生效,其中规定:
· 经过CCA处理的木材可以被用于工业装置,并且可以作为专业和工业产品上市销售,但前提条件是:木材的结构完整性必须满足人或者牲畜的安全要求,并且在使用过程中一般不会出现皮肤接触。
 
获得欧盟认可,仍然可以使用CCA处理木材的最终用途的例子包括:
· 公共和农业建筑、写字楼和工业厂房中的结构木材
· 桥梁和架桥工程中
· 在淡水和微咸水地区,如防波堤和栈桥的建筑用材
· 噪音屏障
· 用于雪崩控制
· 高速公路的安全护拦
· 去皮的圆针叶类原木用于饲养圈的围栏桩柱
· 挡土墙
· 用于电源输送和电信线杆
· 用于铁道枕木
 
美国和加拿大的木材防腐剂制造商已经与美国环保局署(EPA)达成协议,从2003年12月31日起,逐步取消CCA在处理非工业用途市场方面的使用。作为该协议的一个组成部分,将逐渐在非工业用途的木材处理方面停止使用CCA,这些用途包括娱乐设施、户外平台、野餐桌、园林美化木材、家居篱笆、天井、人行步道等。现在已经建成的、包含有CCA防腐木材的结构将不受其影响,另外,CCA还将继续用于工业用途,如高速公路建设、电线杆或者桩木等。
 
澳大利亚将从2006年3月开始执行对CCA的限制措施。将来,用于以下用途的木材将不允许用CCA进行处理:园林家具、野餐桌、户外座椅、儿童游乐设施、天井和室内装饰
以及扶手栏杆等。对于不会与人体发生经常紧密接触的场合,将仍然被允许使用。这些场合包括电线杆和电话线杆、篱笆以及不常与人体发生接触的建筑物结构等。
 
限制CCA防腐剂处理木材的使用,目的是进一步降低砷的暴露与流失水平,减少人类尤其是儿童患膀胱癌、肺癌的危险。
 
事实上,没有证据表明使用CCA防腐处理木材对人体会造成伤害,经过严格质量控制的CCA防腐处理木材,砷的流失量极低。美国佛罗里达和迈阿密大学研究小组的研究结果显示,在使用CCA处理的南方松平台下面土壤中砷含量为28.5毫克/千克,与此对应的附近土壤中平均砷含量为1.4毫克/千克,平台对土壤深度的影响最多10-20厘米。究竟流失到土壤中的砷是否会对周围的饮用水源造成影响呢?事实表明,土壤中28.5毫克/千克的砷含量,与美国环保署(EPA)规定的饮用水标准50ppb(10亿分之50)的浓度相当,实际上是无害的。
 
问题在于使用CCA防腐处理木材的整个生命周期中(防腐剂的制备、防腐木材的生产、使用与废弃),增加了砷的暴露机会。由于竞争与其他原因,不是每个环节都能保证良好的质量控制;同时,对于废弃的CCA处理木材的处置,也存在环境、经济、立法方面的问题.
 
用杂酚油(防腐油、克里苏油)防腐的木材,在美国、欧盟等国家同样受到限制。不能在建筑物内部、玩具和运动场、公园、花园以及其他户外休闲设施中使用,因为在这些场合下,木材有可能会与人体皮肤发生频繁接触。也不可以用于制造包括野餐桌在内的园林家具、不可以用于制造、使用或者改造成作物生长用的容器、可能与人或者动物食品原料、中间或者最终产品发生接触的包装等。也不能用于农用建筑内部动物或牲畜会啃咬的场合,不能用于动物或牲畜的繁殖窝。但可以在专业和工业通途中使用,包括铁路、电力传输、通讯、篱笆、农业用途(例如树的支撑木)、港口以及水道的建设等。
 
另外,五氯苯酚(PCP)类防腐剂(包括五氯酚钠)在大多数国家已将被禁止使用。虽然在一些国家未被禁止,但其使用范围也被严格限制。例如美国虽然仍允许使用,但PCP处理木材的应用限制也很多,基本与杂酚油处理木材类似。比如,不能用于与皮肤经常接触或长时间接触的场合,如户外家具、桌椅等。不能用于民用建筑内部。当用于工业建筑内部时,只能用于与地接触的建筑部件,而且须涂2遍密封材料。也不能用于农用建筑内部动物或牲畜会啃咬的场合,但可用于与地接触的建筑部件(但动物或牲畜不会啃咬到的部位),而且须涂2遍密封材料。不能用于动物或牲畜的繁殖窝。不能用于盛装食物、饲料的容器。
 
防腐木材大量在民用设施中的使用,近年来才在我国迅速发展。在木材防腐标准规范的制定、防腐木材的使用与废弃的立法方面存在大量的基础工作有待开展。目前,国内有关部门已经对国外木材防腐剂的限制使用给予了关注。其实,根本问题在于建立一套木材防腐剂的风险分析与评审机制。
 
3) 新型防腐剂的出现和使用
目前在市场上作为环保型水载型防腐剂推广的木材防腐剂中,都是不含砷和铬的防腐剂。其中应用最为广泛的是以铜化物为主要有效成分的水载型防腐剂。铜在木材防腐中扮演着重要的角色,从最初的硫酸铜到现在市场上使用的各类木材防腐剂,很多配方中都含有铜。这主要是因为铜对腐朽菌有很高的毒效,对变色菌和霉菌也有一定的抵制能力,另外价格低廉,对人畜毒性低也是原因之一。对于其它的金属如锌、铁等,虽然也有很多相关的专利,但是实际应用很少。
 
铜化物在单独使用时由于容易流失,并且对那些耐铜性腐朽菌的抑制效果不好,因此通常将铜化物和有机杀菌剂联用,增强木材防腐剂的防腐效果和抗流失性。如目前工业上广泛使用的氨溶季铵铜ACQ和铜唑CA等就属于此类产品。

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