开发系列高抑烟阻燃复合材料生产成本较低科技含量高市场应用前景广阔,符合国家倡导环境友好可持续发展战略。
在本项目前期工作中,通过对系列产品进行结构设计,实现了结构创新,在突破系列关键制备技术以后实现了产品规模化生产,构筑了较为完整知识产权体系,系列产品年纳入了国家发改委产品标准制定计划。
由于系列产品及其制备技术先进性和新颖性,已经作为了应对欧盟技术及贸易壁垒有效措施之。
目前正在申请国家十五攻关计划支持,使系列镁基高抑烟阻燃材料在象海尔集团公司这样大型出口外向型企业获得全面应用,从而对社会进步起到积极推动作用。
产品化方向发展无机阻燃剂则要求在无卤情况下,兼有阻燃抑烟和填料等多重功能。
近年来,国内发生多起重大火灾,造成了大量人员伤亡和巨大财产损失,每年经济损失数以百亿元计。
在这些火灾事故中,人员伤亡是材料受热及燃烧时释放有毒有害气体所致,因此,从这些惨痛教训中反映出了开发阻燃抑烟等多功能阻燃复合材料并使其在国民经济众多领域获得实际应用重要性。
年世界阻燃剂年消耗量约为万吨,其中无机阻燃剂用量接近半,且大部分是微米或亚微米级氢氧化铝和氢氧化镁。
由于无机阻燃剂具有明显性能优势,自以后,发达工业化国家纷纷建立了万吨级无机阻燃剂生产装置,使无机阻燃剂消耗量在阻燃剂总消耗量中比例进步增加,例如美国为,日本为,欧洲为。
年我国阻燃剂消耗量约万吨,按近两年递增速度,预计年我国阻燃剂需求将达万吨。
目前,我国阻燃剂产品结构中,有机阻燃剂占,无机阻燃剂仅占,与国外阻燃剂结构相比存在极大反差,这是长期以来对无机阻燃剂开发力度不够所导致结果。
国外研究者正在致力于无机阻燃剂超细化研究,但超细产品远未达到纳米量级。
例如,美国公司开发氢氧化铝超细级产品和,平均粒径为公司超细,其粒径为。
由于微米级氢氧化铝颗粒尺寸较大,影响了其在高聚物中分散性以及其阻燃性能发挥,因此人们又将研究重点转向了以氢氧化镁为代表镁基阻燃剂上来,但是目前氢氧化镁阻燃剂产品颗粒尺寸也仅处于微米量级,在阻燃性能上仍有提高余地。
氢氧化镁俗称水镁石,为片状结构晶体材料,在每个镁离子周围有六个羟基与之配位形成八面体结构,这些小八面体通过共边构成层板。
上述八面体中两价镁离子如果部分地被三价金属离子取代,在定条件下就会形成阴离子型层状结构材料水滑石。
化学组成式为,般是离子,为三价金属离子,为价阴离子。
层状结构如图所示,纳米量级二维层板纵向有序排列形成三维晶体结构。
在层状结构中,层板上原子以共价键结合,层间阴离子与层板之间除了以离子键形式连接外,还存在象氢键这样弱化学相互作用。
层板上引入三价阳离子使层板骨架带正电荷,层间相反电荷阴离子与之相平衡,整体显电中性。
层间阴离子产生定向作用力,使其不同于片状结构,通过层板和层间阴离子交错排列,以及层层叠加形成层状结构晶体。
层间阴离子具有可交换性,通过控制制备条件向层间引入新功能性阴离子以置换原来阴离子,可以制备大类具有插层结构功能材料,且其层间距也随层间离子大小不同呈规律性变化。
图典型结构示意图我国是镁资源储量十分丰富国家,铝土矿拥有量也据世界前列。
就镁资源而论,据不完全统计,我国盐湖镁盐和沿海盐化工副产氯化镁总量达数十亿吨,镁资源拥有量占全球总储量,居世界首位。
但方面资源利用率及深加工率低,大量初级镁资源流失国外同时另方面大量闲置和废弃海洋及盐湖镁资源海洋盐化工年副产镁盐万吨得不到有效利用,严重污染了环境。
自年起,北京化燃效果外,还具有抑制发烟作用,综合性能优于有机阻燃剂。
由于无机阻燃剂无毒抑烟不产生腐蚀性气体稳定性好,被称之为环保型或无公害阻燃剂。
目前国外工业发达国家无机阻燃剂消费量已超过了有机阻燃剂。
氢氧化铝主要用于加工温度低于其分解温度阻燃复合材料。
氢氧化镁在之间分解,热稳定性好,具有良好阻燃及消烟效果,特别适宜于加工温度较高聚烯烃塑料。
氢氧化铝和氢氧化镁两者复合使用能相互补充,其阻燃性能比单独使用效果更好。
从年开始,国内阻燃剂消费量急剧上升,年万吨年万吨年万吨,年年均消费增长率超过。
增加市场份额主要来源于电子电器和汽车工业不断增长需求。
世界各国对电子电器阻燃性






























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