寧波材料所在生物基元阻燃材料研究方面取得進展

隨著全球綠色戰略的日益深化，人們認識到“從自然中來，到自然中去”是人與自然和諧共處的最佳方式，也是實現材料可持續發展的必然途徑。阻燃劑作為高分子材料安全使用的必要助劑也不例外，因此發展源于生物的阻燃劑也成了關注的焦點。然而天然的原材料往往具有許多缺點，如耐熱性差、阻燃效率低等，阻礙了其作為優秀的阻燃劑使用。因此必須對其進行合理的化學改性，賦予其優良的熱分解性能，克服其作為阻燃劑存在的問題。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所精細磷化工團隊根據膨脹型阻燃劑的作用機理，將核苷酸分子嵌入到三聚氰胺甲醛樹脂的結構中，形成具有阻燃功能的微球；由于核苷酸本身的活性基團被屏蔽，耐熱性得到改善，在膨脹阻燃聚丙烯（PP）中獲得了良好的阻燃效果，僅添加1wt%微球就可以使阻燃劑的用量減少30%以上。但是由于磷酸直接連著五碳糖，造成加工過程中極易催化炭化致使樣品變色，因此又通過將核苷酸成鹽，進一步調控了其熱分解行為，使其在加工過程中穩定，而在高溫下發揮阻燃作用。這一工作有助于推動生物基元阻燃劑的制備和應用技術的發展。相關研究成果發表在Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (2016,121:394-402), ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2017,5,2375-2383）；申請專利3件（CN 2015109808051, CN201611014774.5，CN201611262420.2）。此項研究得到了寧波市科技創新團隊項目的資助。

當前，全球四大塑料阻燃劑市場分別為：美國、歐洲、日本以及其他亞太地區。在四個市場中，用量增長最快的是亞洲其他國家地區。資料顯示，2006～2010年，全球塑料阻燃劑用量的年均增長率為4.1%，而亞洲其他國家和地區年均增長率為12.5%。據預測，2008～2014年，全球塑料阻燃劑用量的年平均增長率可達4.9%，銷售額可達7%，即2014年全球塑料阻燃劑的用量及銷售額可分別達到2620及61億美元（折合人民幣400億元）。 

由于國際下游產業鏈的轉移，國內塑料阻燃劑產業發展很快。目前，中國塑料阻燃劑的用量為18萬～22萬噸/年。2007～2011年，中國塑料阻燃劑使用量年均增長15%左右。據了解，目前市場上的塑料阻燃劑產品主要分為無機塑料阻燃劑和有機塑料阻燃劑兩類。其中，無機塑料阻燃劑以三氧化二銻、氫氧化鎂等阻燃體系組成；有機塑料阻燃劑包括溴系、氮系以及磷系化合物為代表的一些阻燃產品。值得注意的是，盡管我國塑料阻燃劑產業發展迅速，但國內塑料阻燃劑產品的消費結構并不合理，表現在溴系塑料阻燃劑所占市場份額巨大。但2008～2010年，隨著國內溴素價格的飛漲，溴系塑料阻燃劑被價格相對較低的無鹵塑料阻燃劑替代的趨勢不斷被強化，溴系塑料阻燃劑的市場呈現出一定的萎縮狀態。 

目前，對于塑料阻燃劑影響較大的條約和法規主要有《斯德哥爾摩公約》和歐盟ROHS和REACH。其中已經被《斯德哥爾摩公約》列入持久性有機污染物名單的塑料阻燃劑為十溴二苯醚和六溴環十二烷。隨著人們環保意識的提升，開發低毒、低煙的環保型塑料阻燃劑將成為我國塑料阻燃劑產業的追求目標。例如，阻燃聚苯乙烯泡沫至多達到B2阻燃標準，已在許多發達國家被禁止用作建筑外墻保溫材料。 

因此，如果一旦國家確立建材保溫材料要達到B1阻燃標準，則市場上大量使用的溴系塑料阻燃劑EPS等將面臨退出，從而轉向使用磷系塑料阻燃劑的聚氨酯泡沫。