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关于南方松防腐材之防腐剂(3)MCQ与MCA

  •  写作缘由:

      CCAChromated Copper Arsenate铬酸铜砷酸盐 ,此为1933年所发明的木材防腐技术,一直到2003年12月31日美国首先由EPA(Environmental Protection Agency美国国家环境保护局)颁布禁令禁止使用(仍允许用在铁道枕木,码头建筑,农业建筑与工业仓储等非人类居住常驻建筑),接下来,欧洲,日本,澳洲,乃至我国先后跟进此项禁令。

  禁用之后,由ACQ和CA粉墨登场,再由2006年的极微细奈米级铜粉末相关木材防腐剂MCQ和ACA联手崛起,迅即雄踞防腐材市场超过半壁江山</ span> 。这又是怎么一回事呢?咱们不妨一起看下去!

  随着时序的推移,奈米材料制备技术的完善与成本的下降,为了解决关于南方松防腐材之防腐剂(2)ACQ和CA乙文中所述,外观上偏绿的缺点,木材防腐剂业者又相继推出,将奈米级微细铜粒子粉末分别混合烷基四元铵与唑类的两种MCQ木料防腐剂。

  市场一般为这两类新的防腐剂命名如下:MCQ(Micronized Copper Quaternary)微细铜粒子烷基四元铵盐混合物与MCA(Micronized Copper Azole)微细铜粒子唑类混合物。

  关于烷基四元铵与唑类这两种习用的环境用药|农药,其注意事项在南方松防腐材之防腐剂(2)ACQ和CA乙文中已讨论过,恕不在此赘述。本文将着重讨论奈米级微细铜粒子,在物理化学方面的特性,借此深入了解此类南方松防腐材的优缺点。

  因为粒子的微细化,会让单位重量的铜原子,其总表面积极大幅度地增加,因而也会大幅降低其引发化学反应的能阶障碍,也就是极大幅度地提升化学反应活性。

  例如,一块煤炭不会爆炸,但是如果将其研磨成极细的粉末,就是最早期的炸药,黑火的重要成份,就是基于这个道理。

  而当铜粒子被制备成一颗颗奈米级,几棵到几百颗铜原子的微细粒子,其物理化学特性,其实是与我们习知的铜元素的物理化学特性,大相径庭的。

  截至2006年5月极微细铜粉末的制备技术,已经可以达到1nm至700nm范围,平均尺寸190nm的极微细铜粉末的技术能力,深信十多年后的今天,极微细奈米级铜粉末的制备技术应该可以做到更均匀更微细化的程度。

  因此,铜的化学活性将因铜粒子大幅缩小而活性大增,所以具备了杀菌杀虫的能力。

  而这类防腐材外观颜色偏浅金黄色,颗粒又细的铜原子(而非铜离子),对于原本氧化铜溶液防腐剂,因为铜离子带有明显的诡异橄榄绿的防腐材外观缺点,也一起克服了,真可以说是摸蛤兼洗裤,一兼二顾,何乐而不为呢?

  基于上述缘故,南方松防腐材的市场,短短几年时间,MCQ|MCA防腐剂横扫千军,迅速占据防腐材市场绝大部分的江山。

  虽然,有些业者与学者认为,因为铜粒子仍大于完全能够解离于溶剂的氧化铜防腐制剂,渗入木材纤维内部的能力仍稍逊一筹,导致其防腐除虫能力也明显逊色。

  由于这些不同意见,因此极微细奈米级铜粉末相关防腐材,一直以来迟迟未能提交给美国木材保护协会(AWPA)进行评估,因而,依法,在美国此类防腐材是无法使用于需要符合AWPA标准的应用范畴。这也是很有趣的现象。

  如果,MCQ|MCA能够完成防腐又能够保有实木原本外观色泽,不是极为两全其美吗?

  然而,世间事往往一体两面,不尽然如此单纯的。不是吗?

世界如果都像童话世界一样完美就好了!

  想要真实探索这类新颖的奈米级除虫杀菌技术的隐忧与缺点,以人性的观点,最好不是从业者身上打探,而是寻求奈米科技相关的奈米毒理学,这项很新但仍算是很冷僻领域的专家研究里寻得相关资讯。

  奈米毒理学(Nanotoxicology)是针对纳米材料毒性的研究,一般研究的尺度范围是100奈米以下。[1]

  由于量子尺寸效应和超大表面积/体积比,纳米材料与其化学活性增强所引起的毒性变化,与同样物质但非奈米尺寸状态相比,往往具有独特的性质。

  在可能的危害中,奈米材料的吸入暴露似乎是最受关注的,动物研究显示某些纳米材料对于动物肺部的影响,例如炎症,纤维化和致癌性。

  另外,皮肤接触和摄入暴露也是一个需要关注的问题。

  以奈米级的氧化铜为例,其与DNA接触时,就具有破坏DNA生化键结,造成细胞损伤与基因突变。

  值得提醒的是,癌细胞病变的途径之一,正是这样的DNA伤害能力。

  所以,当有一派支持ACQ|AC的业者与学者,沾沾自喜于氧化铜溶液,因其铜离子尺寸更微细因而更能具体保护防腐材的同时,从奈米毒理学的角度来看,不也是该类防腐材现场施作者与消费者使用者应该担心的事吗?

  另一方面,即使是极微细铜粉末,一旦来到所谓奈米(100nm)等级尺度时,依据美国加州大学2017年环境研究中心的研究论文指出:

  越来越多地使用极微细奈米级铜粉末(Cu NP),特别是在它们的应用中直接释放到环境中,如防污涂料和杀虫剂,会导致有机物暴露增加。

  鉴于吸入Cu NP可能导致肺部炎症和强烈的免疫系统反应,即使在低浓度,职业接触含有Cu NPs的油漆和农药必须尽可能使用适当的个人防护设备,尤其是处理Cu NPs的干粉时(例如在配方中)或雾化农药制剂。

  一般来说,各种尺寸等级的铜化合物,其毒性排名为:
Cu2 +[二价铜离子]> nCu[奈米级铜粉末]>nCuO[奈米级氧化铜粉末]≈nCu(OH)2[奈米级]氢氧化铜粉末>μCu[微米级铜粉末]≈μCuO[微米级氧化铜粉末]

  尽管有在某些情况下,nCuO毒性大于nCu。测定一致表明活性氧自由基的产生是一种重要的毒性机制,虽然对某些生物体,仍发现尚有其他毒性机制出现,诸如:膜损伤,电子传递活动减少,质粒DNA降解,总抗氧化能力下降,和发育异常。

吓坏宝宝了我~~~

  总结来说,如果生命力远比人类强韧许多的昆虫,菌类,真菌类都能被这些防腐剂所长期剿灭,绝对不要有任何侥幸的遐想,认为上天一定会眷顾着您和最亲爱的家人,这样心存侥幸的想法,总是太过阿Q的,不是吗?

值得深思的是.............

综上所述:

  之所以会将自己多年来对于建材(目前轮到防腐材)的研究笔记重新整理,与您无私分享,绝对不是要打击任​​何行业。

  反而是好意提醒所有从业人员与专业人士,对于任何材料,皆要清楚认知其优缺点与特性。所谓知己知彼,百战百胜,此之谓也!

  任何建材产品,如果光有缺点,一定无法在激烈竞争的建材市场存活下来。

  但光知道上游业者提供给您光鲜亮丽的行销资料之后,也要自己静下心思好好琢磨这些建材的缺点,而加以避免并适度防范,以免害人害己,贻害无穷。

  接下来,相关的文章也将会与您分享,如何避免防腐剂的毒害,让相关现场工作人员与消费者使用者了解,已经既成事实让有毒物质进入家庭的情况之下,如还将伤害禁可能降到最低程度。

然而,往者已矣,来者可追,让我们深刻记取教训吧!

  因为建材与使用者往往相伴少则数年,多则数十年,甚至上百年的朝夕相处。身为消费者专业健康把关者的室内设计师的我们,对于不够熟悉的建材,务必钻研透彻,秉持职业道德与专业良心,才能不负所托,不辜负消费者对我们的仰赖。

  在台湾俗称南方松的防腐材,关于铬酸铜砷酸盐防腐剂的不当使用,毫无疑问,可以说是一部血淋淋的建材专业人员沦陷史(无论国内外)!

  希望业界先进能够看到这个教训,也不要随随便便又重蹈另一个,因为无知,或是贪婪厚利,而让消费者的健康,甚至生命,再度蒙尘的案例。感恩!

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