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近日，美國(guó)環(huán)保局規(guī)定不再將多功能涂料助劑2-氨基-2甲基-1-丙醇（AMP；CAS=124-68-5）作為VOC規(guī)管產(chǎn)品，該決定對(duì)于涂料行業(yè)具有積極影響。環(huán)保局（EPA）隨即修正清潔空氣法中的VOC監(jiān)管的界定，去除了AMP，因?yàn)檫@種化合物幾乎不會(huì)影響空氣對(duì)流層（地平面）中的臭氧形成。
EPA規(guī)定VOC的定義是“不包括一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金屬碳化物或碳酸鹽，以及碳酸銨，所有參與大氣光化反應(yīng)的碳化合物”，除了EPA已確認(rèn)“可忽略不計(jì)的光化反應(yīng)”的化合物，諸如2-氨基-2-甲基-1-丙醇。所以，基本上所有的有機(jī)化合物都不可避免地被EPA認(rèn)定為VOC。
“AMP是一種多功能中和劑，加上它有可能減少臭氧的形成，具有良好的毒性數(shù)據(jù)，因此在同樣用途中，該產(chǎn)品優(yōu)先于其它毒性更強(qiáng)的化學(xué)品”。EPA在最終指示規(guī)定中是這樣描述的，并提及地面臭氧生成的較低可能性。
由于EPA的決定，AMP成了唯一獲得VOC豁免的有機(jī)胺。對(duì)于那些面臨著消費(fèi)者和監(jiān)管法規(guī)壓力來(lái)開(kāi)發(fā)高性能、低VOC或不含VOC的涂料制造商來(lái)講，這個(gè)決定的商業(yè)暗示是非常有意義的。
AMP是一種具有獨(dú)特性能的初級(jí)氨醇，在顏料分散，耐洗刷性能及中和作用的許多種應(yīng)用上非常有價(jià)值。這種化合物已在多種水性涂料中成為關(guān)鍵組分。由于它的新的VOC豁免地位，涂料企業(yè)可以在產(chǎn)品中放心添加而不用擔(dān)心VOC水平的增加。
這個(gè)監(jiān)管法規(guī)也意味著涂料制造商可以利用例如氫氧化鈉和氨水這些低效中和劑來(lái)規(guī)避——既然它們不是碳化合物也就不是EPA管控的——伴隨而來(lái)會(huì)有些不良的副作用。如氫氧化鈉，會(huì)有操作危險(xiǎn)性和pH值不易控制，而氨水通常是被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有害和有毒性的，而且氣味難聞，初期會(huì)降低產(chǎn)品的耐水性。
正如涂料企業(yè)所熟知的，有著環(huán)保意識(shí)的消費(fèi)者越來(lái)越多地要求不含VOC和低VOC的涂料，這種壓力推動(dòng)配方設(shè)計(jì)師去使用既能提升性能又要環(huán)境友好的材料。各種各樣的國(guó)家法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也開(kāi)始實(shí)施，嚴(yán)格限制著每一罐涂料中的VOC含量標(biāo)準(zhǔn)。
考慮到這些市場(chǎng)上的現(xiàn)實(shí)情況，安格斯公司撰寫(xiě)并向EPA提交了把AMP從美國(guó)清潔空氣法案下VOC定義中排除的訴求書(shū)。該訴求書(shū)得到一個(gè)獨(dú)立檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室結(jié)論的支持，這些結(jié)論包括臭氧形成的可能性，平流層臭氧損耗相關(guān)數(shù)據(jù)，以及全球變暖等氣候變遷沖擊的可能性，同樣也有毒理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)顯示出良好的哺乳動(dòng)物和環(huán)境毒性情況。
AMP的分子量為89，沸點(diǎn)為165ºC，20ºC的蒸汽壓為0.34 mm Hg。純化學(xué)品為凝膠狀晶體，易與水混溶（見(jiàn)圖1）。
由于AMP的通用性和多功能特性，適用于許多種的乳膠漆。而在一種涂料里許多助劑只能提升一種性能。AMP則提供多種性能的提升，包括分散性，堿性控制，成膜性和低氣味。它的多功能性可以減少其它助劑的添加量，如陰離子分散劑，消泡劑和濕邊劑；它可以提升性能，并且在某些情況下，配方設(shè)計(jì)師可以通過(guò)降低用量來(lái)節(jié)約成本。
在乳膠漆和醇酸樹(shù)脂涂料中AMP被廣泛用于增強(qiáng)多種物料的相容性，在其它多種領(lǐng)域中也同樣適用，這些領(lǐng)域包括金屬加工液和個(gè)人護(hù)理用品。但是長(zhǎng)期以來(lái)AMP作為一種強(qiáng)效和多功能助劑時(shí)，以前的制造商必須把它作為一種VOC進(jìn)行處理，畢竟在美國(guó)就是這樣歸類(lèi)的。這些因素從一開(kāi)始就限制了AMP在優(yōu)質(zhì)涂料中的使用。
鑒于消費(fèi)者和監(jiān)管法規(guī)對(duì)于環(huán)境可持續(xù)性涂料的需求不斷增長(zhǎng)，安格斯發(fā)現(xiàn)了復(fù)審清潔空氣法案中AMP分類(lèi)的商業(yè)需要。
地平面臭氧產(chǎn)生的主要成分是VOC和氮氧化物這兩種類(lèi)型的化學(xué)物質(zhì)。揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOC）的釋放有很多來(lái)源，包括煉油廠，化工生產(chǎn)和燃燒汽油的交通工具。涂料和其它消費(fèi)品及商品中的溶劑通常含有VOC。當(dāng)汽車(chē)和其它釋放源，諸如發(fā)電廠和工業(yè)鍋爐燃燒，像石油、煤或油之類(lèi)的礦物燃料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氮氧化物。VOC和氮氧化物在空氣中被陽(yáng)
光照射而發(fā)生反應(yīng)，臭氧就形成了。從污染物進(jìn)入空氣中到地面臭氧達(dá)到有損健康的濃度需要數(shù)小時(shí)。天氣狀況和地形也會(huì)影響地面臭氧形成的位置和方式；在某些條件下地面臭氧的高濃度有時(shí)可以持續(xù)多天。
地面臭氧是煙霧的主要成分，這種煙霧也含有碳顆粒和工業(yè)煙塵。地面臭氧能夠引發(fā)人體健康問(wèn)題，危害自然環(huán)境和農(nóng)作物。反復(fù)暴露在臭氧中會(huì)使人更容易患上呼吸道疾病，而且會(huì)使原有的呼吸系統(tǒng)疾病惡化，例如哮喘。兒童和戶(hù)外工作者對(duì)臭氧污染特別敏感，因?yàn)樗麄兘?jīng)常在室外工作或玩耍，特別是夏季白天的時(shí)候，臭氧含量最高。暴露在中等強(qiáng)度的低含量臭氧期間，患哮喘的人—甚至是充滿活力的健康成年人能夠感受到肺功能的減退和呼吸道癥狀的增加，如胸痛和咳嗽。由于臭氧對(duì)健康的不利影響，環(huán)境保護(hù)局和聯(lián)邦政府限定了能夠釋放到大氣中的VOC量。
清潔空氣法案要求EPA創(chuàng)建國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，基于最新科技來(lái)確定常見(jiàn)和分布廣泛的空氣污染物，臭氧就屬于這些污染物之一。EPA已經(jīng)為六種常見(jiàn)“標(biāo)準(zhǔn)污染物”建立了空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，它們是：懸浮顆粒（又名顆粒污染），臭氧，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳和鉛。清潔空氣法案和工業(yè)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)引起了產(chǎn)品配方的調(diào)整，許多產(chǎn)品減少了VOC的含量。這也使得美國(guó)各個(gè)城市里煙霧減少了很多，空氣更加清潔。
MIR是最大反應(yīng)增量的簡(jiǎn)稱(chēng)。在EPA對(duì)清潔空氣法案下的VOC化合物分類(lèi)中，最重要的影響因素之一就是是否參與了地面臭氧的生成。目前，對(duì)地面臭氧的影響是通過(guò)MIR來(lái)量化的，當(dāng)一種物質(zhì)，如AMP，被加到一個(gè)裝有成分明確的氣體的特殊設(shè)計(jì)的試驗(yàn)艙時(shí)，可以檢測(cè)臭氧生成的增量。MIR值表示了光化學(xué)反應(yīng)活性的程度，可以直接測(cè)量或者由建立了光化反應(yīng)模型的計(jì)算機(jī)得出，這種模型認(rèn)為化合物具有全部臭氧生成的活性。
EPA用乙烷反應(yīng)活度作為測(cè)定化合物是否具有可忽略反應(yīng)活性的臨界值。在特定實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)活度低于或等于乙烷的反應(yīng)活度的化合物可以認(rèn)定為忽略不計(jì)的光化反應(yīng)，所以被排除在VOC定義之外是合適的。反應(yīng)活度高于乙烷的化合物仍舊被認(rèn)定為VOC的監(jiān)管目標(biāo)，從而納入受控范圍。根據(jù)一系列煙霧倉(cāng)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇乙烷作為臨界化合物，該實(shí)驗(yàn)依據(jù)EPA法規(guī)實(shí)施。
根據(jù)加州空氣資源局（CARB）的合同，由加州大學(xué)的William P. L.卡特博士負(fù)責(zé)運(yùn)行的一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室對(duì)AMP進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試了它的全部大氣反應(yīng)的活性水平?？ㄌ夭┦吭跓熿F實(shí)驗(yàn)艙對(duì)AMP進(jìn)行了研究；根據(jù)研究出的化學(xué)機(jī)理模仿全部生成臭氧，在實(shí)際的大氣條件下進(jìn)行了一整天。結(jié)果顯示AMP的MIR值為0.25g臭氧/克VOC，低于標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)品乙烷的MIR值，乙烷的MIR值為0.28g臭氧/克VOC。
由于AMP的低MIR值，還有良好的毒理描述和較低的全球增溫潛勢(shì)，安格斯要求EPA修正VOC定義，從而在州實(shí)施預(yù)案中達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的臭氧在清潔空氣法案中的第一章?；贏MP對(duì)于對(duì)流層臭氧的形成幾乎沒(méi)有影響，提議的修正案將會(huì)把AMP加入VOC界定的豁免化合物列表中。
EPA法規(guī)中把極微小的反應(yīng)活性的有機(jī)物排除到VOC界定之外，便于把VOC的管控集中到那些明顯提高臭氧濃度的化合物。2012年10月，安格斯公司向EPA提交了豁免AMP為一種VOC規(guī)管的申請(qǐng)書(shū)。該申請(qǐng)書(shū)包括了由卡特博士提供的獨(dú)立MIR檢測(cè)數(shù)據(jù)，指出AMP已具備了優(yōu)先替代VOC的條件。公司強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)狀的緊迫性，請(qǐng)?jiān)笗?shū)里描述說(shuō)：“水性涂料的制造商和配方設(shè)計(jì)師需要在產(chǎn)品里添加AMP來(lái)應(yīng)對(duì)VOC限制而不降低產(chǎn)品性能，VOC對(duì)MIR值低于乙烷的AMP豁免，AMP會(huì)繼續(xù)作為優(yōu)先選擇的添加劑。公司必須馬上行動(dòng)起來(lái)，不要讓毫無(wú)實(shí)際意義的配方改變導(dǎo)致?lián)p失。”
在18個(gè)月的復(fù)審和60天的討論期之后，EPA發(fā)布了最終判定，2014年6月25日起生效，可鑒別化合物AMP將不再規(guī)定為清潔空氣法案 [40 CFR 51.100(s)] 的一種VOC。
現(xiàn)在AMP在清潔空氣法案的VOC豁免已經(jīng)通過(guò)了。安格斯期望美國(guó)的配方設(shè)計(jì)師把AMP作為最有效的產(chǎn)品之一，在下一代改良的環(huán)保涂料中繼續(xù)使用。另外，安格斯也期望看到AMP作為一種多功能中和劑繼續(xù)應(yīng)用在其它市場(chǎng)，包括金屬加工液和個(gè)人護(hù)理品。