导读: 常用的热塑性塑料如PE、PP、PS、ABS、PC、POM、PA等性能优良,但易燃,燃烧时产生大量烟雾和有毒气体,使人中毒窒息而死,且影响消防救援工作;PVC等含氯塑料本身不燃,但往往因加入其它物质(如增塑剂等)而可燃。美国平均每年因火灾死亡人数4500
常用的热塑性塑料如PE、PP、PS、ABS、PC、POM、PA等性能优良,但易燃,燃烧时产生大量烟雾和有毒气体,使人中毒窒息而死,且影响消防救援工作;PVC等含氯塑料本身不燃,但往往因加入其它物质(如增塑剂等)而可燃。美国平均每年因火灾死亡人数4500人,经济损失122亿美元,因而对材料的阻燃要求已成为首当其冲的重要问题,各种阻燃法规相继建立,这也促进了阻燃技术和阻燃剂的发展。由于要求塑料耐燃和抑烟,而阻燃剂可以提高塑料的耐燃性,延缓燃烧速度或阻止其燃烧,降低燃烧时的发烟程度。阻燃作用是提高材料的热稳定性,捕捉自由基、形成非可燃性保护层,吸收热量,形成重质气体隔离层,以稀释氧气和可燃气体。目前,全世界的阻燃剂消费量已仅次于增塑剂而居第二位,其消费量已超过125万t,其中北美55万t,西欧40万t日本16万t,中国26万t。先进工业国的阻燃剂以4%的速度增长,我国将以15%速度快速增长,且以溴系增长最快. 2006年我国阻燃剂的生产能力为35万吨/年,产量26万吨/年,主要是氯化石蜡-70等氯系阻燃剂产量10万吨,;四溴双酚A,十溴二苯醚等系阻燃剂约8万吨,;磷酸苯酯类、磷酸三酯类等磷系阻燃剂约3万吨;;无机类的三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等阻燃剂约4万吨;其它类阻燃剂约2万吨。氮系阻燃剂和磷氮系膨胀型阻燃剂产量不大。我国含氯系阻燃剂份额过大(实际上,我国氯化石蜡的总产量达37万吨,其中氯化石蜡-52的产量约25万吨,有4万吨被充作阻燃剂;另有氯化石蜡-70的生产能力达11.45万t/a,产量在5.0~5.5万t),氯系阻燃剂因其燃烧时会放出腐蚀性的氯化物,因而国外已很少使用,欧美各国仅占5%,日本用量更低。溴系阻燃剂也因在燃烧时有腐蚀性气体放出,但其阻燃效率高,性能/价格比高,因而还占有一定的份额,欧盟对十溴二苯醚己允许生产和使用。在磷系阻燃剂中,国外发展无卤磷酸酯等,而我国含卤类磷系阻燃剂份额很大(消费量约4万吨),应予以改进。国外大力发展无机阻燃剂,欧美所占份额都在55%以上,而我国仅13.2%,而且品种单纯,只有三氧化二锑和红磷等少数几个品种,且粗制品多。另外,2006年出口和加工贸易出口的氯化石蜡、溴系、磷系阻燃剂约5、3、1万吨。 公安部制定的《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》公布并实施以来,对塑料制品阻燃性能提出了更高要求,也加快了阻燃剂的发展,因而2007年的增长率大于前几年,估计2007年的消费量将达到30万吨,2008年的表观消费量会增长到34万吨。 4.2趋势及建议 我们的含卤阻燃剂约占全部阻燃剂的70%,在欧盟双指令和REACH法规的冲击下,要撤底改变目前的产业结构。 2006年我国阻燃剂的生产能力为35万吨/年,产量26万吨/年,主要是氯化石蜡-70等氯系阻燃剂产量10万吨,;四溴双酚A,十溴二苯醚等系阻燃剂约8万吨,;磷酸苯酯类、磷酸三酯类等磷系阻燃剂约3万吨;;无机类的三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等阻燃剂约4万吨;其它类阻燃剂约2万吨。氮系阻燃剂和磷氮系膨胀型阻燃剂产量不大。我国含氯系阻燃剂份额过大(实际上,我国氯化石蜡的总产量达37万吨,其中氯化石蜡-52的产量约25万吨,有4万吨被充作阻燃剂;另有氯化石蜡-70的生产能力达11.45万t/a,产量在5.0~5.5万t),氯系阻燃剂因其燃烧时会放出腐蚀性的氯化物,因而国外已很少使用,欧美各国仅占5%,日本用量更低。 溴系阻燃剂也因在燃烧时有腐蚀性气体放出,但其阻燃效率高,性能/价格比高,因而还占有一定的份额,欧盟对十溴二苯醚己允许生产和使用。在磷系阻燃剂中,国外发展无卤磷酸酯等,而我国含卤类磷系阻燃剂份额很大(消费量约4万吨),应予以改进。国外大力发展无机阻燃剂,欧美所占份额都在55%以上,而我国仅13.2%,而且品种单纯,只有三氧化二锑和红磷等少数几个品种,且粗制品多。另外,2006年出口和加工贸易出口的氯化石蜡、溴系、磷系阻燃剂约5、3、1万吨[20,21,22]。公安部制定的《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》公布并实施以来,对塑料制品阻燃性能提出了更高要求,也加快了阻燃剂的发展,因而2007年的增长率大于前几年,估计2007年的消费量将达到30万吨,2008年的表观消费量会增长到34万吨。 4.2趋势及建议 我们的含卤阻燃剂约占全部阻燃剂的70%,在欧盟双指令和REACH法规的冲击下,要撤底改变目前的产业结构。 4.2.5有机硅系阻燃剂 有机硅系阻燃剂是无毒、耐高温、耐腐蚀的高分子化合物,我国已有几套万吨级装置,有发展高分子有机硅系阻燃剂的条件。 4.2.6无机阻燃剂 锑系阻燃剂以三氧化铝锑和五氧化二锑为主,我国有丰富的锑矿资源,但锑属重金属而受到限制,且添加量大才有阻燃性,不过采用微米化、纳米化、微胶囊化后可减少添加量。 铝、镁系阻燃剂主要是氢氧化铝和氢氧化镁,它们除阻燃作用外还可减少有毒气体和烟雾,但缺点是添加量大,但经偶联剂表面处理后可起到阻燃和填充双重功能,并赋予制品电性能、耐热、耐候和力学性能,因而值得发展。氢氧化镁是一种新型、对环境友好的阻燃剂,且阻燃效果高、价廉物美、热稳定性好、不挥发、无毒、无腐蚀性,消烟作用明显,是值得发展的品种。加强表面改性以进一步提高阻燃性,减少添加量是研究重点。 红磷微胶囊化和红磷/膨胀石墨?都是值得发展的品种,我们已有生产能力,今后应提高阻燃效果和扩大生产能力。 有机硼化合物我国硼资源丰富,应加大硼酸盐阻燃剂的合成与开发,提高其耐水解稳定性,研究复配技术,东华大学已取得很好的成果[24]。 4.2.7层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)LDHs在高温分解时会吸收大量的热量并生成一定量的水蒸汽,能显著降低材料的温度,从而起到阻燃效果,它还能吸收材料热分解释放的酸性气体和烟雾,因而具有优异的抑烟、消烟作用。北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室已研制成功。
燃烧化石因而