隨著時序的推移,奈米材料製備技術的完善與成本的下降,為了解決關於南方松防腐材之防腐劑(2)ACQ和CA乙文中所述,外觀上偏綠的缺點,木材防腐劑業者又相繼推出,將奈米級微細銅粒子粉末分別混合烷基四元銨與唑類的兩種MCQ木料防腐劑。
市場一般為這兩類新的防腐劑命名如下:MCQ(Micronized Copper Quaternary)微細銅粒子烷基四元銨鹽混合物與MCA(Micronized Copper Azole)微細銅粒子唑類混合物。
關於烷基四元銨與唑類這兩種習用的環境用藥|農藥,其注意事項在南方松防腐材之防腐劑(2)ACQ和CA乙文中已討論過,恕不在此贅述。本文將著重討論奈米級微細銅粒子,在物理化學方面的特性,藉此深入了解此類南方松防腐材的優缺點。
因為粒子的微細化,會讓單位重量的銅原子,其總表面積極大幅度地增加,因而也會大幅降低其引發化學反應的能階障礙,也就是極大幅度地提升化學反應活性。
例如,一塊煤炭不會爆炸,但是如果將其研磨成極細的粉末,就是最早期的炸藥,黑火藥的重要成份,就是基於這個道理。
而當銅粒子被製備成一顆顆奈米級,幾棵到幾百顆銅原子的微細粒子,其物理化學特性,其實是與我們習知的銅元素的物理化學特性,大相逕庭的。
截至2006年5月極微細銅粉末的製備技術,已經可以達到1nm至700nm範圍,平均尺寸190nm的極微細銅粉末的技術能力,深信十多年後的今天,極微細奈米級銅粉末的製備技術應該可以做到更均勻更微細化的程度。
因此,銅的化學活性將因銅粒子大幅縮小而活性大增,所以具備了殺菌殺蟲的能力。
而這類防腐材外觀顏色偏淺金黃色,顆粒又細的銅原子(而非銅離子),對於原本氧化銅溶液防腐劑,因為銅離子帶有明顯的詭異橄欖綠的防腐材外觀缺點,也一起克服了,真可以說是摸蛤兼洗褲,一兼二顧,何樂而不為呢?
基於上述緣故,南方松防腐材的市場,短短幾年時間,MCQ|MCA防腐劑橫掃千軍,迅速佔據防腐材市場絕大部分的江山。
雖然,有些業者與學者認為,因為銅粒子仍大於完全能夠解離於溶劑的氧化銅防腐製劑,滲入木材纖維內部的能力仍稍遜一籌,導致其防腐除蟲能力也明顯遜色。
由於這些不同意見,因此極微細奈米級銅粉末相關防腐材,一直以來遲遲未能提交給美國木材保護協會(AWPA)進行評估,因而,依法,在美國此類防腐材是無法使用於需要符合AWPA標準的應用範疇。這也是很有趣的現象。
如果,MCQ|MCA能夠完成防腐又能夠保有實木原本外觀色澤,不是極為兩全其美嗎?
然而,世間事往往一體兩面,不盡然如此單純的。不是嗎?
在可能的危害中,奈米材料的吸入暴露似乎是最受關注的,動物研究顯示某些納米材料對於動物肺部的影響,例如炎症,纖維化和致癌性。
另外,皮膚接觸和攝入暴露也是一個需要關注的問題。
以奈米級的氧化銅為例,其與DNA接觸時,就具有破壞DNA生化鍵結,造成細胞損傷與基因突變。
值得提醒的是,癌細胞病變的途徑之一,正是這樣的DNA傷害能力。
所以,當有一派支持ACQ|AC的業者與學者,沾沾自喜於氧化銅溶液,因其銅離子尺寸更微細因而更能具體保護防腐材的同時,從奈米毒理學的角度來看,不也是該類防腐材現場施作者與消費者使用者應該擔心的事嗎?
另一方面,即使是極微細銅粉末,一旦來到所謂奈米(100nm)等級尺度時,依據美國加州大學2017年環境研究中心的研究論文指出:
越來越多地使用極微細奈米級銅粉末(Cu NP),特別是在它們的應用中直接釋放到環境中,如防污塗料和殺蟲劑,會導致有機物暴露增加。
鑑於吸入Cu NP可能導致肺部炎症和強烈的免疫系統反應,即使在低濃度,職業接觸含有Cu NPs的油漆和農藥必須盡可能使用適當的個人防護設備,尤其是處理Cu NPs的干粉時(例如在配方中)或霧化農藥製劑。
一般來說,各種尺寸等級的銅化合物,其毒性排名為:
Cu2 +[二價銅離子]> nCu[奈米級銅粉末]>nCuO[奈米級氧化銅粉末]≈nCu(OH)2[奈米級]氫氧化銅粉末>μCu[微米級銅粉末]≈μCuO[微米級氧化銅粉末]
儘管有在某些情況下,nCuO毒性大於nCu。 測定一致表明活性氧自由基的產生是一種重要的毒性機制,雖然對某些生物體,仍發現尚有其他毒性機制出現,諸如:膜損傷,電子傳遞活動減少,質粒DNA降解,總抗氧化能力下降,和發育異常。
總結來說,如果生命力遠比人類強韌許多的昆蟲,菌類,真菌類都能被這些防腐劑所長期剿滅,絕對不要有任何僥倖的遐想,認為上天一定會眷顧著您和最親愛的家人,這樣心存僥倖的想法,總是太過阿Q的,不是嗎?
綜上所述:
之所以會將自己多年來對於建材(目前輪到防腐材)的研究筆記重新整理,與您無私分享,絕對不是要打擊任何行業。
反而是好意提醒所有從業人員與專業人士,對於任何材料,皆要清楚認知其優缺點與特性。所謂知己知彼,百戰百勝,此之謂也!
任何建材產品,如果光有缺點,一定無法在激烈競爭的建材市場存活下來。
但光知道上游業者提供給您光鮮亮麗的行銷資料之後,也要自己靜下心思好好琢磨這些建材的缺點,而加以避免並適度防範,以免害人害己,貽害無窮。
接下來,相關的文章也將會與您分享,如何避免防腐劑的毒害,讓相關現場工作人員與消費者使用者了解,已經既成事實讓有毒物質進入家庭的情況之下,如還將傷害禁可能降到最低程度。
因為建材與使用者往往相伴少則數年,多則數十年,甚至上百年的朝夕相處。身為消費者專業健康把關者的室內設計師的我們,對於不夠熟悉的建材,務必鑽研透徹,秉持職業道德與專業良心,才能不負所託,不辜負消費者對我們的仰賴。
在台灣俗稱南方松的防腐材,關於鉻酸銅砷酸鹽防腐劑的不當使用,毫無疑問,可以說是一部血淋淋的建材專業人員淪陷史(無論國內外)!
希望業界先進能夠看到這個教訓,也不要隨隨便便又重蹈另一個,因為無知,或是貪婪厚利,而讓消費者的健康,甚至生命,再度蒙塵的案例。感恩!
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