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我國塑料阻燃劑應用現狀和發展趨勢 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-06-02 10:52:38 瀏覽次數: |
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1 中國塑料阻燃劑應用現狀
(中國粉體技術網/班建偉)隨著防火安全意識的提升,近幾十年間,阻燃劑及阻燃材料在減少火災引起的損失方面起到重大作用。中國對阻燃劑的研究起步較晚,從20 世紀60 年代后期開始發展,主要以鹵系阻燃劑為主,到80 年代中國的阻燃劑品種只有40 多種,年產量僅為5000 t,只占美國阻燃劑年產量的1/10;但是到2003 年,中國阻燃劑年產量達到15 萬t,品種達到120 種以上;到2006 年,中國阻燃劑年產量達到26 萬t,主要為氯化石蠟、四溴雙酚A、十溴二苯醚、磷酸苯酯類,無機類只占17%,其中1/2 為氧化銻,而氫氧化鋁、氫氧化鎂不足10%。
據資料統計,2006 年到2010 年的“十一五” 期間, 中國塑料產量的年增長率平均為13%,2010 年中國塑料制品產量達到5 800 萬t 以上,按阻燃塑料占塑料制品的20%和阻燃劑使用比例為3%計算,同樣按照13%增長速率計算,則“十二五”末中國塑料制品用阻燃劑市場規模將達到60 萬t 以上,阻燃劑整體市場規模將達到90 萬t。長期以來,中國因沒有強制的阻燃標準,與發達國家相比阻燃劑消費量較低。
中國阻燃劑生產廠家有1800 家以上,年產量達到幾十萬噸,但大部分用于出口,真正用于中國的阻燃劑比例很小。據有關資料顯示,中國阻燃劑的使用不普及,阻燃塑料占塑料制品的比例不足2%, 而美國阻燃塑料比例達到了30%。雖然在2007—2011 年中國阻燃劑使用量年均增長15%左右, 但阻燃劑產品消費結構不合理,鹵系阻燃劑市場份額較大,約占整個阻燃劑的80%。而鹵系阻燃劑在燃燒過程中容易分解生成鹵化氫氣體,并釋放出二惡英和二苯呋喃等有毒物質,據有關統計報道,火災中85%的死者是由于有毒氣體和煙造成的窒息而死亡。同時在2008—2010 年隨著中國溴素價格的上漲,溴系阻燃劑的市場呈現萎縮狀態。
有機磷系阻燃劑由于發煙量、有毒及腐蝕性氣體生成量少,近幾十年受到人們大量關注。歐美日等發達國家對有機磷系阻燃劑的消費量呈現快速增長勢頭,其消費量占阻燃劑總消費量的比例分別達到25%、26%和20%。而中國對有機磷系阻燃劑的消費量較低,并且中國有機磷系阻燃劑品種單一,主要為添加型阻燃劑。近10 a 來,有機磷系阻燃劑雖然成為了中國阻燃劑的研究熱點, 開發出近30個品種,但遠遠不能滿足合成材料的工業發展需求。
無機阻燃劑具有穩定性好、無毒、無腐蝕性、抑煙和價格低廉等優點。目前國外無機阻燃劑消費量遠高于有機阻燃劑,如美國、日本和歐洲等發達國家和地區無機阻燃劑消費量占阻燃劑消費量的60%,而中國不足10%。
中國對無機阻燃劑的研究始于20世紀80年代中后期,主要以氫氧化鎂、氫氧化鋁和無機磷化合物為主。其中氫氧化鎂阻燃劑含量對聚合物材料性能的影響依賴于氫氧化鎂形貌,而中國對控制制備合適形貌氫氧化鎂晶體的技術尚不成熟;中國氫氧化鋁阻燃劑產品白度高、生產成本較低,但是產品粒度分布、顆粒形貌以及表面性能與國外產品相比存在一定差距;中國對無機磷阻燃劑進行了大量研究,包括微膠囊化紅磷的表面處理以及對磷酸銨和多聚磷酸銨的研究,但是由于生產技術的原因,國內市場并未得到廣泛的應用。
2 國外法規對中國阻燃劑發展的影響
隨著化工合成工業的迅速發展和防火意識的提高,對阻燃劑的認識和需求逐年提高,使得阻燃材料的使用得到快速的發展。目前,阻燃劑的消費和生產主要集中在發達國家,歐美日是世界三大阻燃劑市場。據美國市場咨詢機構的研究報告,全球阻燃劑需求量以年均4.8%的速度增長。2011 年全球阻燃劑消費量約為240 萬t, 其中歐盟市場阻燃劑年均增速約為3%,北美年均增速為3.4%。預計未來5 a, 亞洲市場阻燃劑將以年均7%的速度增長,到2015 年需求量將超過300 萬t,超過北美成為全球最大的阻燃劑消費市場。
在環保與防火安全上尋找平衡點, 是未來阻燃劑發展的重要內容。隨著人們對環保、安全、健康意識的增強, 世界各國把環保型阻燃劑的研究開發作為了重點。傳統阻燃劑中,鹵系阻燃劑由于阻燃效果好、對材料的性能影響小、性價比高而得到廣泛使用。但是該類阻燃劑由于存在環保方面的缺陷,阻燃過程中會釋放腐蝕性氣體、有毒物質和大量有害煙霧, 歐美等發達國家相繼推出法規來約束該類阻燃劑的使用。
同時, 溴系阻燃劑由于多年的使用, 在全球多個地區的土壤中均發現了危害生態環境及人體健康的溴系阻燃劑(六溴環十二烷、多溴二苯醚)痕跡,為此溴系阻燃劑中多溴聯苯、五溴二苯醚、八溴二苯醚等已被歐盟列為禁用品,而對于十溴二苯醚,挪威及瑞典建議限用,其含量不能超過制品的0.1%(質量分數)。不僅如此,國際上很多非政府組織正積極推動“無/低鹵素”行動,甚至有的國家要求2020 年實現溴系阻燃劑的零排放,未來有機鹵系阻燃劑的消費將呈現不斷下降的趨勢。
有機磷系阻燃劑對聚合物的物理機械性能影響較小,和聚合物有較好的兼容性,成為近年來備受青睞的阻燃劑。無機阻燃劑因其穩定性好、無毒、不揮發、不析出、原料來源豐富并對環境友好,也是具有很好前途的阻燃劑。
隨著中國社會經濟的發展, 中國對防火安全也日益重視,2007 年3 月中國最新的強制性國家標準(GB 20286—2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》)開始正式施行,其中對塑料制品阻燃性能提出了更高要求,該規定明確自2008 年7月1日起“凡是使用不符合《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》的阻燃制品,對該公共場所的消防驗收或者開業前消防安全檢查一律不得予以通過”,這將極大促進中國阻燃劑的消費。
在歐盟ROHS 和REACH 法規的沖擊下以及歐盟海關介入到REACH 執法,2009 年中歐貿易額下降了14.5%,主要原因是中國的紡織、服裝、鞋業、玩具、輕工、電子等產品不符合REACH 有關規定而受損,這些產品被禁止銷售,甚至被拒絕進入歐盟。因此中國應該改變現在的阻燃劑產業結構, 減少鹵系阻燃劑的生產, 加大力度開發生產綠色環保型阻燃劑磷系阻燃劑和無機阻燃劑。
3 中國發展環保阻燃劑的資源優勢
中國磷礦資源有3種類型:沉積巖型磷塊巖、巖漿巖型磷灰石和沉積變質巖型磷灰巖。目前中國在磷礦資源上有巨大優勢。據不完全統計,中國磷礦已查明儲量約為176 億t, 約占全球磷礦資源儲量的36%。中國磷礦資源豐富,但是富礦少、貧礦多,大部分為中低品位礦石, 真正具有經濟價值的磷礦僅占22%,而難以利用的資源占78%。為鼓勵利用中低品位的磷礦資源, 促進磷礦資源的可持續發展,自2009 年起中國將磷礦出口納入配額管理,對出口企業資質進行嚴格限制, 規定出口產品必須來自于建有中低品位選礦裝置的大型礦山。因此,中國可以依靠豐富的磷礦資源,開發有機磷系阻燃劑,拓展其應用領域。
中國鎂礦資源豐富,總儲量占世界的22.5%,居世界第一。其中已探明的菱鎂礦儲量為34 億t,含鎂白云石資源儲量為40 億t,鹽湖鎂鹽資源儲量為60 億t。近十幾年國內外關于氫氧化鎂阻燃劑的研究十分活躍, 國外有近10 個國家20 余企業生產20 多個產品,總年產量約為17 萬t。隨著氫氧化鎂阻燃劑在聚合物中的應用越來越受到關注, 優越性越來越受到重視,中國應依托鎂礦資源大國的優勢和良好的市場前景,加強氫氧化鎂應用的研究,改進現有生產工藝, 促進中國氫氧化鎂阻燃劑的生產與發展,滿足國內塑料工業對氫氧化鎂阻燃劑的需求。
4 結語
當今世界對環保要求越來越高, 環境友好型阻燃劑越來越受到重視,無鹵、低煙、無毒、高效新型阻燃劑是當今阻燃劑的發展方向, 發達國家紛紛投入大量資金進行研究開發。鑒于中國的磷礦、鎂礦資源豐富,價格低廉,中國應該抓住機遇,順應世界塑料阻燃劑的發展潮流,依托資源優勢,加大對無機、環境友好型阻燃劑的研究開發, 推動中國阻燃劑行業朝著環保、無毒方向發展。
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