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鹵素阻燃劑基礎知識

[2013/7/6]

  根據很多科學研究顯示,鹵素系阻燃劑已經成為日常環境中到處擴散的污染物,且對于環境與人類的威脅日益升高。而制造、輪回回收、或拋棄家電及其它消費性產品的行為,則是造成這些污染物開釋到環境的主要途徑。為保護環境,某些鹵素系阻燃劑已經不能使用在電器產品和房屋建材的塑料材料部份(此泛指塑料的表面/ 外殼)。塑料材料中禁用鹵素系阻燃劑的原因是此種阻燃劑無法回收使用,而且在燃燒與加熱過程中會開釋有害物質,威脅到人類身體的健康、環境和下一代子孫。猶如其它有毒的重金屬(如鉛、鎘、水銀、六價鉻等),歐盟(EuropeanUnion)在歐盟電子電機中危害物資禁用 (RestrictionoftheUseofHazardousSubstancesinelectricalandelectronicequipment, RHS)指令中決定在2006年7月1日全面禁止PBB(PolybrominatedBiphenyls)及PBDE (PolybrominatedDiphenylEthers)等溴系阻燃劑的使用。

  鹵素阻燃劑頂用量最大的是溴系阻燃劑:大多在200℃~300℃下分解,分解時通過捕獲高分子材料降解反應天生的自由基,延緩或終止燃燒的鏈反應,開釋出的HBr是一種難燃氣體,可以籠蓋在材料的表面,起到阻隔表面可燃氣體的作用。溴系阻燃劑的合用范圍廣泛,是目前世界上產量最大的有機阻燃劑之一,主要產品有十溴二苯醚、四澳雙酚A、五溴甲苯和六溴環十二烷等。

  盡管溴系阻燃劑不是阻燃劑發展的方向,特別是在歐洲對于溴系阻燃劑的使用還存在爭議。但是在中國市場,溴系阻燃劑仍舊占住最重要的位置。目前溴系阻燃劑在阻燃效果上仍具有無可爭辯的優勝機能,盡管對溴系阻燃劑存在爭論,但這種爭論要形玉成球的共鳴或者形成政府的禁令,恐怕還需要有十年甚至數十年的時間。而作為一個產品,在十年里已經可以形成一個出產、銷售的輪回。

  溴系阻燃劑的長處在于它們的分解溫度大多在200℃300℃左右,與各種高聚物的分解溫度相匹配,因此能在最佳時刻于氣相及凝結相同時起到阻燃作用,有添加量最小,效果最好的美稱。近十年來,歐洲”綠色”環保組織對溴系阻燃劑產生了曲解,正因為他們非理性的偏見,以溴系阻燃劑有毒為名而制約政府放松對電視機的嚴格阻燃尺度,采用火災安全系數較低的IEC65燃燒尺度。隨后幾年內,這些電視機就成為歐洲各國引起火災的主要原因之一,達到每百萬臺165起/ 年,死亡16人/年的警戒線。在美國,每百萬臺電視機只有一臺引起火災,并且無職員死亡。

  這種對比的結果,迫使歐洲制訂了新的較為嚴格的尺度SBI,以取代以前較為寬松的尺度。這些“綠色”環保組織還以為溴系阻燃劑在燃燒時會產生有毒的煙霧,為此溴化物科學與環境論壇(BDEF)、溴系阻燃劑出產商會(BFRIP)和歐洲溴系阻燃劑出產商會(EBFRIP)完成了多項研究講演,顯示溴系阻燃劑能明顯減少阻燃高聚物燃燒時有毒氣體的排放,而有利于環境。美國國家尺度和技術實驗室NIST(以前的NBS)的研究顯示,在燃燒時,含溴阻燃劑的高聚物所產生的總發煙量中,有毒成份只是無阻燃劑高聚物的1/3。另外,近期議論最多的是多溴二苯醚(PBDPO)在燃燒時會產生有毒致癌的多溴代苯并 (PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)。為此世界聞名的溴系阻燃劑廠商將多溴二苯醚類阻燃劑經由中介機構測試,表明這些產品都能通過嚴格的德國二 □□條令和美國環保局的劃定(TSCA40§766.25),即沒有產生PBDD和PBDF的危險。因此多溴二苯醚類阻燃劑在美國、日本和歐洲部門國家依然暢銷,被使用在多種高聚物之中。而同時,十溴二苯乙烷的出產工藝日趨完善。作為一種徹底沒有產生二□□可能的阻燃劑,它的阻燃機能優良,是一種有廣泛應用遠景的阻燃劑。

  目前海內已有廠家出產,產品質量達到國外平等產品尺度。在我國十溴二苯醚的出產量年遞增速率最快,使用量最大,預計2002年將出產近2萬噸,而國外入口量變化不會太大,因此今年十溴二苯醚將面對供大于求的局面。有些國產十溴二苯醚的品質與入口貨比擬,缺點在于游離溴含量較多,鐵雜質含量高以及長期儲存不亂性差的缺點。盡管有些工廠作了改進,但還需做好產品后處理才能在品質上與入口貨媲美。八溴醚的質量基本上與國外相稱,但要留意改進產品的外形,國外已從傳統的粉末狀改變為顆粒狀,近兩年來海內主要廠家也已出產出顆粒狀八溴醚,取得可喜提高。六溴環十二烷的熱不亂性影響到它在阻燃制品加工過程中的使用效果,國外入口的耐熱型六溴環十二烷在一般高聚物加工溫度時能保持不亂的結構,并且一旦燃燒不會產生太多的煙霧,這是我國六溴環十二烷要改進的方面。至于四溴雙酚A,假如用入口的雙酚A通過溴化來制成產品,往往質量要高于國產雙酚A原料的產品。溴系阻燃劑至今仍是全世界范圍內阻燃技術中的主力軍。目前對溴系阻燃劑的偏見會跟著科學進一步的發展來證明,它依舊會在面20年內被大量使用,我們對它的評價是:我們討厭它,但我們離不開它。

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