5000吨年系列镁基高抑烟阻燃材料可行性研究报告

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1、一．概述1．前言阻燃剂作为阻燃材料的关键添加剂分为有机型和无机型两大类，鉴于有机阻燃剂在材料受热时释放出大量有毒有害气体，危及人身安全并可能对环境造成污染，目前无机阻燃剂的开发和应用在世界范围内越来越受到人们的重视。在项目前期研究中，以我国西部盐湖地区储量丰富的镁资源，沿海地区盐化工企业副产的氯化镁以及储量丰富的铝土矿资源为原料，在国家自然科学基金、科技部“九五”重点科技攻关计划、国家高技术发展（863）计划及北京市政府的大力支持下，开展镁基高抑烟无机阻燃剂的研究与开发，奠定了良好的应用基础研究

2、、应用研究以及工程化研究基础，先后研究成功纳米氢氧化镁（MDH）、纳米镁铝层状结构材料（LDH）以及超分子结构磷酸根和硼酸根插层材料三代镁基高抑烟无机阻燃剂，实现了结构和制备技术创新。随后，在北京市科技重点项目、国家经贸委创新基金以及国家计委产业化示范工程项目等的支持下，先后建立了100t/a系列镁基高抑烟无机阻燃剂制备的通用技术平台、1000t/a和10000t/a工业化生产装置，实现了系列镁基高抑烟无机阻燃剂的产业化。在持续十多年的研究过程中，除了对系列镁基高抑烟无机阻燃剂粉体的制备技术开展

3、系统的研究工作以外，还开展了将阻燃剂粉体添加入高分子材料中制备阻燃复合材料的研究工作，先后制备了以PE、PP、PVC、EVA、PA、PC、ABS、PET、PU等58为基材的阻燃复合材料，并在国防、农业、建筑、轻工、电子电器等行业和领域获得了实际应用，取得了良好的经济效益和社会效益。鉴于项目开发的系列镁基高抑烟无机阻燃剂和系列镁基高抑烟无机阻燃材料产品和制备技术与国内外同类产品和制备技术相比的先进性，以及对国民经济发展和环境保护的促进作用，项目研究成果于2002年通过了北京市科委组织的科技成果鉴定

4、，2003年获得北京市科学技术奖一等奖，2004年获得国家技术发明二等奖。出于环境保护、减少财产损失、促进人身安全和社会安定的考虑，无毒无污染的阻燃复合材料在国民经济众多领域获得了越来越广泛的应用，这为项目前期研究开发的系列镁基高抑烟无机阻燃材料提供了广阔的市场空间。在考虑到先进科技成果对国民经济尤其是对北京市经济发展的促进作用和对绿色奥运的积极影响作用，申请单位拟申请北京科技奖企业创新专项基金并在该基金项目的支持下，在现有的系列镁基高抑烟无机阻燃材料制备和应用技术基础上，进一步开展系统和深入的

5、研究工作，建立一套5000t/a系列镁基高抑烟无机阻燃材料生产的工业化装置，增加阻燃材料品种，提高阻燃材料的附加值，扩展产品的应用领域，从而为促进北京市的经济发展做出贡献。2．项目背景随石油化工工业的快速发展，大量合成高分子材料不断涌现，并广泛应用于国民经济众多领域。出于以人为本建立和谐社会及促进社会安全保障的需要，对数量众多的合成高分子基功能材料也提出了很高的阻燃要求。阻燃剂是一类阻止材料燃烧和火焰传播的物质或化合物。58传统的阻燃剂存在许多缺陷，如在材料中的分散性以及与材料的相溶性差等，更主

6、要是这些阻燃剂中含有毒有害元素，一旦材料被引燃将释放出大量的有毒、有害气体并将产生对人体和环境有害的残渣，因此新型阻燃剂的开发越来越受到人们的重视。按阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可分为添加型及反应型两大类。前者系在材料的加工过程中加入，与基材不发生反应，只是以物理方式分散于基材中而起到阻燃效果，多用于热塑性高聚物。反应型阻燃剂是在基材的制造过程中加入的，它们或者作为反应性单体或者作为交联剂参与化学反应，最后成为高聚物的结构单元而赋予材料以阻燃性，且多用于热固性高聚物。显然，添加型阻燃剂使用方

7、便、阻燃性能优良，在合成高分子材料中的应用更为广泛。目前使用的添加型阻燃剂可分为有机型和无机型两大类。有机阻燃剂包括磷系、卤-磷系和磷-磷系等；无机阻燃剂则可分为锑系、磷系和硼系等。这些阻燃剂虽然具有良好的阻燃性，但也存在许多问题，其中的一大步分对环境和人身安全会产生严重影响。现今新型阻燃剂研究开发的趋势是有机阻燃剂正朝着低卤和无卤化方向发展；无机阻燃剂则要求在无卤的情况下，兼有阻燃、抑烟和填料等多重功能。近年来，国内发生的多起重大火灾，造成了大量的人员伤亡和巨大的财产损失，每年的经济损失数以百

8、亿元计。在这些火灾事故中，90%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。582000年世界阻燃剂年消耗量约为130万吨，其中无机阻燃剂的用量接近一半，且大部分是微米或亚微米级氢氧化铝（ATH）和氢氧化镁（MDH）。由于无机阻燃剂具有明显的性能优势，自2000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一步增加，例如美