千吨系列镁基高抑烟阻燃材料项目立项可行性分析.doc_中文版高速下载

为了使新型阻燃剂在复合材料中获得应用，对高抑 烟阻燃复合材料进行了系统研究，建立了阻燃抑烟复合功能材料制备 的通用技术平台。

同时，以中试通用技术平台为依托实现了系列镁基 无机阻燃剂和阻燃复合材料的工程化和产业化技术创新。

目前，采用 系列镁基无机阻燃剂制备成阻燃复合材料已经应用于公共和民用建 筑家电制造等国民经济多个领域。

由于创制的系列镁基无机阻燃剂 的平均粒径处于纳米量级，由此制备的系列阻燃复合材料的质量稳定并符合国家相关技术指标要求，产品经国家阻燃重点实验室检测和用 户使用，产品阻燃和抑烟效果显著，特别值得提的是采用新型镁基 阻燃剂制备的核电站级电缆，已经在田湾核电站建设中举中标。

依托系列镁基高抑烟阻燃复合材料研究平台，突破了关键生产和 应用技术，为镁基高抑烟阻燃复合材料产品最终实现产业化奠定米镁铝水滑石 作为抑烟阻燃剂开展了全面系统的应用基础研究。

先后开展了阻燃 抑烟机理层状结构设计层状晶体生长机理成核反应控制晶化 条件及粒径尺寸分布控制和粒子表面改性方法等多方面的应用基阴离子层状结构材料研究的英国 大学博士来华进行合作研究，加强了北京化工大学 在这方面的研究实力，使研究工作进展速度进步加快。

年，开始将具有层状结构的纳米氢氧化镁和纳在多项国家自然科学基金的支持下， 开始针对阴离子层状结构材料进行研究，主要集中在制备新型催化材 料方面，通过基础和应用基础研究为层状结构材料的进步发展奠定 了基础。

年，在欧盟支持下直从事首位。

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的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的利用，严重污染了环境。

自年起，北京化工大学的结构示意图我国是镁资源储量十分丰富的国家，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 的氯化镁的总量达数十亿吨，镁资源拥有量占全球总储量的，居 世界具有可交换性，通过控制制备条件向层 间引入新的功能性阴离子以置换原来的阴离子，可以制备大类具有 插层结构的功能材料，且其层间距也随层间离子的大小不同呈 规律性变化。

图典型层间相反电荷的阴离子与之相平衡，整体显电中 性。

的层间阴离子产生的定向作用力，使其不同于片状结构的 ，通过层板和层间阴离子的交错排列，以及层层叠加形成层状 结构晶体。

层间阴离子成三维晶体结构。

在的层状结构中，层板上的原子 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 存在象氢键这样的弱化学相互作用。

层板上引入三价阳离子使 层板骨架带正电荷， ，般是离子，为三价金属离子，为 价阴离子。

的层状结构如图所示，纳米量级的二维层板纵向 有序排列形成八面体结构，这些小八面体通过共 边构成层板。

上述八面体中的两价镁离子如果部分地被三价的金属离 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。

的化学组成式为镁基阻燃剂上来，但是目前氢氧化镁阻燃 剂产品的颗粒尺寸也仅处于微米量级，在阻燃性能上仍有提高的余 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公司的超细，其粒径为。

由于微米级氢氧化铝的颗粒尺寸较大，影响了其在高聚物中 的分散性以及其阻燃性能的发挥，因此人们又将研究重点转向了以氢 氧化镁为代表的度不够所导致的结果。

国外研究者正在致力于无机 阻燃剂的超细化研究，但超细产品远未达到纳米量级。

例如，美国 公司开发的氢氧化铝超细级产品和， 平均粒径为 万吨，按近两年的递增速度，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的反差，这是长期以来对 无机阻燃剂开发力明显的性能优势，自以后， 发达的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 燃剂的消耗量在阻燃剂总消耗量中的比例进步增加，例如美国为 ，日本为，欧洲为。

年我国阻燃剂的消耗量约 料并使其在国民经济众多领域获得实际应用的重要性。

年世界阻燃剂年消耗量约为万吨，其中无机阻燃剂的 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伤亡和巨 大的财产损失，每年的经济损失数以百亿元计。

在这些火灾事故中， 的人员伤亡是材料受热及燃烧时释放的有毒有害气体所致，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 伤亡和巨 大的财产损失，每年的经济损失数以百亿元计。

在这些火灾事故中， 的人员伤亡是材料受热及燃烧时释放的有毒有害气体所致，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的重要性。

年世界阻燃剂年消耗量约为万吨，其中无机阻燃剂的 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的性能优势，自以后， 发达的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 燃剂的消耗量在阻燃剂总消耗量中的比例进步增加，例如美国为 ，日本为，欧洲为。

年我国阻燃剂的消耗量约 万吨，按近两年的递增速度，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的反差，这是长期以来对 无机阻燃剂开发力度不够所导致的结果。

国外研究者正在致力于无机 阻燃剂的超细化研究，但超细产品远未达到纳米量级。

例如，美国 公司开发的氢氧化铝超细级产品和， 平均粒径为公司的超细，其粒径为。

由于微米级氢氧化铝的颗粒尺寸较大，影响了其在高聚物中 的分散性以及其阻燃性能的发挥，因此人们又将研究重点转向了以氢 氧化镁为代表的镁基阻燃剂上来，但是目前氢氧化镁阻燃 剂产品的颗粒尺寸也仅处于微米量级，在阻燃性能上仍有提高的余 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。

上述八面体中的两价镁离子如果部分地被三价的金属离 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。

的化学组成式为 ，般是离子，为三价金属离子，为 价阴离子。

的层状结构如图所示，纳米量级的二维层板纵向 有序排列形成三维晶体结构。

在的层状结构中，层板上的原子 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 存在象氢键这样的弱化学相互作用。

层板上引入三价阳离子使 层板骨架带正电荷，层间相反电荷的阴离子与之相平衡，整体显电中 性。

的层间阴离子产生的定向作用力，使其不同于片状结构的 ，通过层板和层间阴离子的交错排列，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 间引入新的功能性阴离子以置换原来的阴离子，可以制备大类具有 插层结构的功能材料，且其层间距也随层间离子的大小不同呈 规律性变化。

图典型的结构示意图我国是镁资源储量十分丰富的国家，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 的氯化镁的总量达数十亿吨，镁资源拥有量占全球总储量的，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的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的利用，严重污染了环境。

自年起，北京化工大学在多项国家自然科学基金的支持下， 开始针对阴离子层状结构材料进行研究，主要集中在制备新型催化材 料方面，通过基础和应用基础研究为层状结构材料的进步发展奠定 了基础。

年，在欧盟支持下直从事阴离子层状结构材料研究的英国 大学博士来华进行合作研究，加强了北京化工大学 在这方面的研究实力，使研究工作进展速度进步加快。

年，开始将具有层状结构的纳米氢氧化镁和纳米镁铝水滑石 作为抑烟阻燃剂开展了全面系统的应用基础研究。

先后开展了阻燃 抑烟机理层状结构设计层状晶体生长机理成核反应控制晶化 条件及粒径尺寸分布控制和粒子表面改性方法等多方面的应用基础 研究工作。

年，开始进行镁基纳米无机阻燃剂的合成工艺研究，解决了 制备过程中的全部技术关键，最终确定了最佳合成工艺条件。

研究过 程中，设计了立足国产原料的工艺路线，创立了全返混旋转液膜反应 器快速成核成核晶化隔离程序控温动态晶化组合式动态干燥等系列点，易引发火灾危害及毒气中毒事故，迫使人 们对各种合成材料提出了阻燃要求。

目前。

国内外获得实际应用的有 机阻燃剂可分为溴系和磷系，无机阻燃剂则主要为氢氧化铝氢氧化 镁硼酸锌等。

卤素阻燃剂的优点是用量较少，阻燃效率高，成本效 能平衡性好，且适应性广，但是卤素阻燃剂最大缺点是受热时发烟量 大，且释放出的卤化氢气体具有强腐蚀性和毒性，潜藏着二次危害， 因此其使用受到限制。

在全球阻燃剂非卤化倾向的驱使下，无机阻燃 剂得到了快速的发展。

无机阻燃剂分解温度高，除了良好的阻燃效果外，还具有抑制发 烟的作用，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的阻燃复合材料。

氢氧化 镁在之间分解，热稳定性好，具有良好的阻燃及消烟 效果，特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。

氢氧化铝和氢氧化镁