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【宁波材料所在生物基元阻燃材料研究方面取得进展】
2017-04-22 14:13:16
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随着全球绿色战略的日益深化，人们认识到“从自然中来，到自然中去”是人与自然和谐共处的最佳方式，也是实现材料可持续发展的必然途径。阻燃剂作为高分子材料安全使用的必要助剂也不例外，因此发展源于生物的阻燃剂也成了关注的焦点。然而天然的原材料往往具有许多缺点，如耐热性差、阻燃效率低等，阻碍了其作为优秀的阻燃剂使用。因此必须对其进行合理的化学改性，赋予其优良的热分解性能，克服其作为阻燃剂存在的问题。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所精细磷化工团队根据膨胀型阻燃剂的作用机理，将核苷酸分子嵌入到三聚氰胺甲醛树脂的结构中，形成具有阻燃功能的微球;由于核苷酸本身的活性基团被屏蔽，耐热性得到改善，在膨胀阻燃聚丙烯(PP)中获得了良好的阻燃效果，仅添加1wt%微球就可以使阻燃剂的用量减少30%以上。但是由于磷酸直接连着五碳糖，造成加工过程中极易催化炭化致使样品变色，因此又通过将核苷酸成盐，进一步调控了其热分解行为，使其在加工过程中稳定，而在高温下发挥阻燃作用。这一工作有助于推动生物基元阻燃剂的制备和应用技术的发展。相关研究成果发表在Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (2016,121:394-402), ACS Sustainable
Chemistry & Engineering (2017,5,2375-2383);申请专利3件(CN 2015109808051, CN201611014774.5，CN201611262420.2)。此项研究得到了宁波市科技创新团队项目的资助。
当前，全球四大塑料阻燃剂市场分别为：美国、欧洲、日本以及其他亚太地区。在四个市场中，用量增长最快的是亚洲其他国家地区。资料显示，2006～2010年，全球塑料阻燃剂用量的年均增长率为4.1%，而亚洲其他国家和地区年均增长率为12.5%。据预测，2008～2014年，全球塑料阻燃剂用量的年平均增长率可达4.9%，销售额可达7%，即2014年全球塑料阻燃剂的用量及销售额可分别达到2620及61亿美元(折合人民币400亿元)。
由于国际下游产业链的转移，国内塑料阻燃剂产业发展很快。目前，中国塑料阻燃剂的用量为18万～22万吨/年。2007～2011年，中国塑料阻燃剂使用量年均增长15%左右。据了解，目前市场上的塑料阻燃剂产品主要分为无机塑料阻燃剂和有机塑料阻燃剂两类。其中，无机塑料阻燃剂以三氧化二锑、氢氧化镁等阻燃体系组成;有机塑料阻燃剂包括溴系、氮系以及磷系化合物为代表的一些阻燃产品。值得注意的是，尽管我国塑料阻燃剂产业发展迅速，但国内塑料阻燃剂产品的消费结构并不合理，表现在溴系塑料阻燃剂所占市场份额巨大。但2008～2010年，随着国内溴素价格的飞涨，溴系塑料阻燃剂被价格相对较低的无卤塑料阻燃剂替代的趋势不断被强化，溴系塑料阻燃剂的市场呈现出一定的萎缩状态。
目前，对于塑料阻燃剂影响较大的条约和法规主要有《斯德哥尔摩公约》和欧盟ROHS和REACH。其中已经被《斯德哥尔摩公约》列入持久性有机污染物名单的塑料阻燃剂为十溴二苯醚和六溴环十二烷。随着人们环保意识的提升，开发低毒、低烟的环保型塑料阻燃剂将成为我国塑料阻燃剂产业的追求目标。例如，阻燃聚苯乙烯泡沫至多达到B2阻燃标准，已在许多发达国家被禁止用作建筑外墙保温材料。
因此，如果一旦国家确立建材保温材料要达到B1阻燃标准，则市场上大量使用的溴系塑料阻燃剂EPS等将面临退出，从而转向使用磷系塑料阻燃剂的聚氨酯泡沫。
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关键词：宁波材料所,生物基元阻燃材料,阻燃剂,改性料
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