AMP成为唯一获得EPA的VOC豁免的有机胺

发布日期:2020/11/5 13:34:40

近日，美国环保局规定不再将多功能涂料助剂2-氨基-2甲基-1-丙醇（AMP；CAS=124-68-5）作为VOC规管产品，该决定对于涂料行业具有积极影响。环保局（EPA）随即修正清洁空气法中的VOC监管的界定，去除了AMP，因为这种化合物几乎不会影响空气对流层（地平面）中的臭氧形成。

EPA规定VOC的定义是“不包括一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物或碳酸盐，以及碳酸铵，所有参与大气光化反应的碳化合物”，除了EPA已确认“可忽略不计的光化反应”的化合物，诸如2-氨基-2-甲基-1-丙醇。所以，基本上所有的有机化合物都不可避免地被EPA认定为VOC。

“AMP是一种多功能中和剂，加上它有可能减少臭氧的形成，具有良好的毒性数据，因此在同样用途中，该产品优先于其它毒性更强的化学品”。EPA在最终指示规定中是这样描述的，并提及地面臭氧生成的较低可能性。

由于EPA的决定，AMP成了唯一获得VOC豁免的有机胺。对于那些面临着消费者和监管法规压力来开发高性能、低VOC或不含VOC的涂料制造商来讲，这个决定的商业暗示是非常有意义的。

AMP是一种具有独特性能的初级氨醇，在颜料分散，耐洗刷性能及中和作用的许多种应用上非常有价值。这种化合物已在多种水性涂料中成为关键组分。由于它的新的VOC豁免地位，涂料企业可以在产品中放心添加而不用担心VOC水平的增加。

这个监管法规也意味着涂料制造商可以利用例如氢氧化钠和氨水这些低效中和剂来规避——既然它们不是碳化合物也就不是EPA管控的——伴随而来会有些不良的副作用。如氢氧化钠，会有操作危险性和pH值不易控制，而氨水通常是被认为对环境有害和有毒性的，而且气味难闻，初期会降低产品的耐水性。

正如涂料企业所熟知的，有着环保意识的消费者越来越多地要求不含VOC和低VOC的涂料，这种压力推动配方设计师去使用既能提升性能又要环境友好的材料。各种各样的国家法规和行业标准也开始实施，严格限制着每一罐涂料中的VOC含量标准。

考虑到这些市场上的现实情况，安格斯公司撰写并向EPA提交了把AMP从美国清洁空气法案下VOC定义中排除的诉求书。该诉求书得到一个独立检测实验室结论的支持，这些结论包括臭氧形成的可能性，平流层臭氧损耗相关数据，以及全球变暖等气候变迁冲击的可能性，同样也有毒理数据，这些数据显示出良好的哺乳动物和环境毒性情况。

详解AMP

AMP的分子量为89，沸点为165ºC，20ºC的蒸汽压为0.34 mm Hg。纯化学品为凝胶状晶体，易与水混溶（见图1）。

由于AMP的通用性和多功能特性，适用于许多种的乳胶漆。而在一种涂料里许多助剂只能提升一种性能。AMP则提供多种性能的提升，包括分散性，碱性控制，成膜性和低气味。它的多功能性可以减少其它助剂的添加量，如阴离子分散剂，消泡剂和湿边剂；它可以提升性能，并且在某些情况下，配方设计师可以通过降低用量来节约成本。

在乳胶漆和醇酸树脂涂料中AMP被广泛用于增强多种物料的相容性，在其它多种领域中也同样适用，这些领域包括金属加工液和个人护理用品。但是长期以来AMP作为一种强效和多功能助剂时，以前的制造商必须把它作为一种VOC进行处理，毕竟在美国就是这样归类的。这些因素从一开始就限制了AMP在优质涂料中的使用。

鉴于消费者和监管法规对于环境可持续性涂料的需求不断增长，安格斯发现了复审清洁空气法案中AMP分类的商业需要。

为什么EPA要控制VOC?

地平面臭氧产生的主要成分是VOC和氮氧化物这两种类型的化学物质。挥发性有机污染物（VOC）的释放有很多来源，包括炼油厂，化工生产和燃烧汽油的交通工具。涂料和其它消费品及商品中的溶剂通常含有VOC。当汽车和其它释放源，诸如发电厂和工业锅炉燃烧，像石油、煤或油之类的矿物燃料时，会产生氮氧化物。VOC和氮氧化物在空气中被阳

光照射而发生反应，臭氧就形成了。从污染物进入空气中到地面臭氧达到有损健康的浓度需要数小时。天气状况和地形也会影响地面臭氧形成的位置和方式；在某些条件下地面臭氧的高浓度有时可以持续多天。

地面臭氧是烟雾的主要成分，这种烟雾也含有碳颗粒和工业烟尘。地面臭氧能够引发人体健康问题，危害自然环境和农作物。反复暴露在臭氧中会使人更容易患上呼吸道疾病，而且会使原有的呼吸系统疾病恶化，例如哮喘。儿童和户外工作者对臭氧污染特别敏感，因为他们经常在室外工作或玩耍，特别是夏季白天的时候，臭氧含量最高。暴露在中等强度的低含量臭氧期间，患哮喘的人—甚至是充满活力的健康成年人能够感受到肺功能的减退和呼吸道症状的增加，如胸痛和咳嗽。由于臭氧对健康的不利影响，环境保护局和联邦政府限定了能够释放到大气中的VOC量。

清洁空气法案要求EPA创建国家环境空气质量标准，基于最新科技来确定常见和分布广泛的空气污染物，臭氧就属于这些污染物之一。EPA已经为六种常见“标准污染物”建立了空气质量标准，它们是：悬浮颗粒（又名颗粒污染），臭氧，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳和铅。清洁空气法案和工业空气质量标准引起了产品配方的调整，许多产品减少了VOC的含量。这也使得美国各个城市里烟雾减少了很多，空气更加清洁。

EPA的VOC监管界定

VOC豁免之路由MIR开始

MIR是反应增量的简称。在EPA对清洁空气法案下的VOC化合物分类中，最重要的影响因素之一就是是否参与了地面臭氧的生成。目前，对地面臭氧的影响是通过MIR来量化的，当一种物质，如AMP，被加到一个装有成分明确的气体的特殊设计的试验舱时，可以检测臭氧生成的增量。MIR值表示了光化学反应活性的程度，可以直接测量或者由建立了光化反应模型的计算机得出，这种模型认为化合物具有全部臭氧生成的活性。

EPA用乙烷反应活度作为测定化合物是否具有可忽略反应活性的临界值。在特定实验条件下，反应活度低于或等于乙烷的反应活度的化合物可以认定为忽略不计的光化反应，所以被排除在VOC定义之外是合适的。反应活度高于乙烷的化合物仍旧被认定为VOC的监管目标，从而纳入受控范围。根据一系列烟雾仓实验来选择乙烷作为临界化合物，该实验依据EPA法规实施。

根据加州空气资源局（CARB）的合同，由加州大学的William P. L.卡特博士负责运行的一个独立实验室对AMP进行试验，测试了它的全部大气反应的活性水平。卡特博士在烟雾实验舱对AMP进行了研究；根据研究出的化学机理模仿全部生成臭氧，在实际的大气条件下进行了一整天。结果显示AMP的MIR值为0.25g臭氧/克VOC，低于标准化学品乙烷的MIR值，乙烷的MIR值为0.28g臭氧/克VOC。

由于AMP的低MIR值，还有良好的毒理描述和较低的全球增温潜势，安格斯要求EPA修正VOC定义，从而在州实施预案中达到国家环境空气质量标准，这个标准中的臭氧在清洁空气法案中的章。基于AMP对于对流层臭氧的形成几乎没有影响，提议的修正案将会把AMP加入VOC界定的豁免化合物列表中。

EPA的快速复审

EPA法规中把极微小的反应活性的有机物排除到VOC界定之外，便于把VOC的管控集中到那些明显提高臭氧浓度的化合物。2012年10月，安格斯公司向EPA提交了豁免AMP为一种VOC规管的申请书。该申请书包括了由卡特博士提供的独立MIR检测数据，指出AMP已具备了优先替代VOC的条件。公司强调了现状的紧迫性，请愿书里描述说：“水性涂料的制造商和配方设计师需要在产品里添加AMP来应对VOC限制而不降低产品性能，VOC对MIR值低于乙烷的AMP豁免，AMP会继续作为优先选择的添加剂。公司必须马上行动起来，不要让毫无实际意义的配方改变导致损失。”

在18个月的复审和60天的讨论期之后，EPA发布了最终判定，2014年6月25日起生效，可鉴别化合物AMP将不再规定为清洁空气法案 [40 CFR 51.100(s)] 的一种VOC。