逐步淘汰阻燃剂

今年5月决定走向全球禁止生产和使用六溴环十二烷(也称为HBCDD HBCD)再次强调了长期毒性的担忧一些溴化阻燃剂和需要找到低成本有效的替代方案。

此前早些时候协议在2009年消除tetrabromodiphenyl醚和pentabromodiphenyl醚面对证据,他们具有在水生和陆生食物链,人体组织和母乳,并能产生严重的毒性效应,如内分泌紊乱。

这些持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约下多边协议遵循先前的禁令在美国和欧洲的其他2004年溴化阻燃剂。这些禁令之后多年的游说,为行业提供时间和研究人员想出替代品。尽管有许多其他阻燃剂与不同的化学反应,有一个重要的问题需要克服:需要有效的替代添加剂大于与溴化阻燃剂所需的水平。

这已影响到成本,制造也的属性添加阻燃剂的高分子材料。也有其他问题:尽管聚光灯下一直在卤代阻燃剂一般和溴化阻燃剂特别是调查健康和环境影响的替代是不完整的。

溴化产品承认禁令是有效提高安全都带来了一次上升的消防标准和增加使用易燃聚合物和聚合物复合材料在家庭、办公室和运输。这是促使阻燃剂需求上升和凸显了需要找到替代品。全球销售的阻燃剂目前站在每年40亿美元(£26亿),根据市场研究公司Ceresana维也纳,奥地利,全球市场将在2018年增长到58亿美元。

溴是最好的

HBCD耐火焰的支柱挤压和发泡聚苯乙烯泡沫,广泛用于绝缘建筑来减少他们的碳足迹,因此,寻找另一个紧迫的。Inken Beulich是欧盟研发总监陶氏、建筑泡沫的主要生产国和说,压力已经增长了超过十年之久。我们看到的监管压力在溴化小分子,并在2004年建立了一个研究项目替代,更可持续的解决方案,”她说。

溴是最好的阻燃聚苯乙烯

Inken Beulich

机制有三种阻燃剂可以施加的影响:在气相通过抑制放热氧化氢火焰中清除自由基;冷却反应吸收和释放热量使水蒸气;或交联聚合物链分解时,产生的自由基形成耐热聚合物,或字符,作为保温层。

泡沫聚苯乙烯的困难是,它充满了空气,意义很难抑制燃烧除了在气相——这是卤代阻燃剂是如何工作的。陶氏花时间调查可能的备选方案的结论前,溴真的是最好的阻燃聚苯乙烯,Beulich说。

这一发现导致了发展的一种高分子溴保留小分子的阻燃性能,但是太大的分子通过细胞壁和积累。由陶氏Beulich说研究表明,它是稳定、无毒。将是多么容易回收的问题仍然是开放的现在,供应开始投产以来可能仍在建筑20吗?年至少。

陶氏构建解决方案,道琼斯指数单位生产聚苯乙烯泡沫,已经开始准备将其工厂使用高分子溴化阻燃剂。此外,陶氏公司将这一新技术授权给其他三个制造商,大湖的解决方案(Chemtura的一部分),Albemarle和ICL工业产品。今年早些时候,所有三个宣布他们已经准备好供应聚苯乙烯聚合物阻燃保护。

这将提供大量的聚合物阻燃超过当前欧盟需求,让泡沫制造商逐步淘汰HBCD欧洲日落日期2015年8月21日,据道琼斯指数。虽然会有一个五年的豁免《斯德哥尔摩公约》禁止HBCD扩大和挤塑聚苯乙烯,制造商使用这种豁免必须确保HBCD显然是通过产品生命周期识别。

无机的解决方案

基于磷阻燃剂作为替代品日益增长的重要性HBCD也强调了在电气和电子行业科莱恩打开第二个生产单位在2012年10月在科隆,德国,其金属phosphinate阻燃,二乙基次膦酸铝盐(Depal)。产品、贸易名叫Exolit OP,主要由电气和电子行业用于开关、插头和电缆鞘。相关产品,Exolit EP,旨在保护环氧树脂用于印刷电路板。科莱恩称,在大多数情况下,一个相对较小的剂量的Exolit需要满足防爆要求。

陶氏在聚合溴的领先后,美国启动投资人聚合物切姆斯福德的马里兰已经开发出一种聚合物的磷。该公司表示,它影响最小的属性的塑料添加,同时提供最高水平的保护,由极限氧指数,衡量聚合物的耐火性。公司将开设首家商业生产工厂在安特卫普,比利时,10月份。

逐步淘汰溴化产品也促进含阻燃剂的市场,也突出了2013年5月美国化学公司之间达成协议Albemarle和Senze Meilu山西在中国组建合资企业,将建立一个工厂制造Albemarle三水合氧化铝产品,Martinal。三水合氧化铝的主要应用之一是在聚烯烃树脂用于电线电缆在能源领域。无机阻燃剂氢氧化铝法案通过吸收和释放热量水蒸气取代氧气和可燃气体。他们也有一个好处,那就是需要高剂量(60%),实际上“稀释”聚合物和减少火灾荷载。

瑞典的公司Paxymer已经回到绘图板想出什么索赔是一种环境友好型阻燃聚烯烃,提供卓越的保护与溴化剂量相似产品。创始人兼董事总经理Amit保罗解释说,这项技术被开发后一种方法Paxymer的姊妹公司聚丙烯聚合物瑞典公民应急机构,担心燃烧聚合物对消防员的影响。

该机构担心所有传统的高分子材料问题:热代,生烟,烟雾毒性、滴水和其他材料的点火,”保罗说。“这就是让我们调查整个地区。”

聚丙烯聚合物应用在高分子化学专业在寻找替代现有的阻燃剂。“当时主要是溴(的产品),但现在所有持久性阻燃剂被认为是有问题的,”保罗说。虽然无卤的替代品在市场上,一般来说需要更高的剂量达到相同级别的保护,导致问题在制造塑料制品。

提出一个阻燃的关键,克服了所有环境问题是多种机制结合起来。的每个人都专注于一个方面,要么停止火在气相,或减少热量释放,通过代char或稳定的材料,”保罗说。

他不想给精确的细节,但保罗解释说,Paxymer的核心技术是一种新型的专利,促进化学交联法在聚合物链的材料受到火。这可以防止滴,减少热释放和烟雾的一代。保罗认为这提供了一个更好的答案的问题小分子比切换到高分子溴化阻燃剂。即使你建立溴为不具有生物大分子,很难证明它是安全的。我们回到一开始说“让我们拿出溴,看使我们”。

Paxymer斯德哥尔摩附近建立了一个生产工厂,目前参与的概念与塑料制造商合作。我不会指名道姓,但我们有很多兴趣。”保罗说。迄今为止,Paxymer一直由聚丙烯聚合物集团,但明年希望收支平衡。

Paxymer等新技术进入市场,小说,环保阻燃剂的发展。例子包括nanocoatings聚氨酯泡沫和织物被研究Jaime Grunlan聚合物纳米复合材料的实验室在美国德州农工大学。Grunlan已经证明可以保护棉的交替nanolayers壳聚糖(从甲壳类动物壳中提取的一种聚合物)和植酸(磷的形式存储在植物)。这种涂层膨胀形成防护泡沫层接触火,放热峰值减少50%相比,摘要棉花在火焰测试。

调节阻燃剂

尽管禁令溴化产品推广搜索更好的阻燃剂,缺乏全面的信息可能的替代毒理学和火性能的影响。填补这一空白的动机Enfiro研究项目由欧盟第七框架计划,召集了大型化工企业、中小企业和学者来评估各种可能的替代品溴化阻燃剂。的主要目标是调查方案的适用性的角度来看他们的生产、阻燃能力,影响聚合物的制造和性能,他们补充说,和他们的环境安全。

“Enfiro的目的是证明有替代溴化阻燃剂在货架上,可以使用了。说所有的产品测试是商用,保罗•库萨克化学品技术部门经理顾问工研院,Enfiro项目的合作伙伴之一。

Enfiro考虑三种类型的阻燃剂,含矿物质(铝trihydroxide和氢氧化镁),基于磷等关键词(蒙脱石)——在五个不同的应用领域:印刷电路板,电子元件、注塑产品、纺织涂料和防火防火涂料。

研究的聚合物是那些目前最高的溴化阻燃剂的使用,包括工程塑料polycarbonate-acrylonitrile丁二烯苯乙烯,聚苯ether-high影响聚苯乙烯,广泛用于设备外壳;玻璃纤维增强热塑性塑料用于电器开关、插座和连接器;乙烯-醋酸乙烯用于电缆绝缘;和环氧树脂用于印刷电路板。

库萨克指出有一个特殊的压力,寻找替代品的电气和电子行业,占超过一半的欧洲的溴化阻燃剂的使用。溴化阻燃剂是电子工业的支柱,90 - 95%的电路板仍含有这些化学物质,尽管有压力,消除他们,”他说。

半打其他阻燃剂显示良好的毒理学

保罗·库萨克

电子产品制造商研究基于磷阻燃剂作为替代方案,但库萨克说替换并不简单,因为更高的剂量才能达到同等效果溴化。除了破坏一个塑料的力学性能,基于磷阻燃剂造成一些问题,因为他们吸收水分。”,显然是不符合使用塑料作为绝缘体,”库萨克说。但一个新类金属phosphinates,如铝phosphinate,不吸湿,在水中溶解度很低,克服这些缺点。这些可以用于刚性和柔性印刷电路板。

Enfiro也一起评估铝trihydroxide等关键词基于蒙脱石替代溴化阻燃剂塑料涂层的电缆和电线。polyphosphonate铵的防火系统,季戊四醇、三聚氰胺聚磷酸盐为防火评估纺织品。”随着显示是否替代技术和实际价格一样好,Enfiro也试图填补的数据空白的毒性替代品,”库萨克说。此外,他们评估聚合物如何对待这些替代阻燃剂进行挤压在制造业和由此产生的材料强度。

Enfiro是行业的一个重要方面,中小企业和学者参与,库萨克说。聚合物和消防安全的相关的专业知识在企业和私营部门的研究咨询公司,在毒理学主要是在大学进行,”他说。总共14无卤阻燃剂进行了测试。尽管所有满足消防测试,七是更少的有毒和积累不如溴化阻燃剂在食物链中。

基于磷产品出来为主要的替代品,但库萨克指出,在许多情况下他们独自不够好,与其它添加剂使用。

最重要的输出项目跑了三年2012年9月,“这证明取代溴化阻燃剂是可行的选择。明天不会有毯子替换,但这是可以做到的。至少半打其他阻燃剂表现出良好的毒理学,库萨克说。”我相信在未来几年,使用溴和霍乱阻燃剂将消失。

Nuala莫兰是位于柴郡的科学作家,英国