(1)阻燃剂简介
①阻燃剂的定义
阻燃剂是指加入可燃材料中能够增加材料耐燃性、延缓燃烧速度或阻止燃烧的助剂,又称难燃剂、耐火剂或防火剂,主要应用于高分子材料的阻燃处理。经过阻燃处理后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃作用。
阻燃剂通过物理掺混或化学键合的方式加入到高分子材料中,根据其特性在燃烧过程的特定阶段发挥作用,以起到抑制甚至中断燃烧的作用,在建筑、纺织、电子、航天、运输等领域均有广泛的应用。
②阻燃剂的分类
阻燃剂的种类繁多,一般按照化学元素的不同,主要可分为无机系、有机磷系和有机卤系三大类。
A、无机系阻燃剂
无机系阻燃剂是指由具有阻燃性的无机元素精细加工而成的单质或化合物,其可以物理分散状态与高分子材料充分混合,在气相或凝聚相通过化学或物理变化起到阻燃作用。常见的无机系阻燃剂有超细氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑等。
其中,超细氢氧化铝阻燃剂具备阻燃、抑烟、填充三重功能,且具有无毒、无腐蚀、低烟、不挥发、阻燃性能好、效果持久、分散性好、色度优良等优点,因此成为无机系阻燃剂中的典型代表和主流种类,是全球用量最大和应用最广的无机系阻燃剂。
无机系阻燃剂的主要优势是性价比高、低毒或无毒、低腐蚀性或无腐蚀性、低烟,目前主要应用在各类电线电缆、高端保温材料、覆铜板等领域。其缺点是所需添加量较大、与下游高分子材料的界面结合力小、相容性较差,容易引起所制造的下游高分子材料力学性能的改变,这也导致其在力学性能要求较高的产品中应用受到一定限制。
B、有机卤系阻燃剂
有机卤系阻燃剂是指以卤素(溴、氯元素)为主要阻燃成分的有机阻燃剂,自 20 世纪 60 年代开始被广泛运用于阻燃剂市场,其代表性产品是溴系阻燃剂。
但是,溴系阻燃剂在环保和安全方面的缺点也日益显现,由于溴系阻燃剂的阻燃机理大多是气相阻燃,因此在发挥阻燃作用时会产生大量烟雾、腐蚀性气体和有毒气体,如卤化氢、二噁英等,且多数溴系阻燃剂不易分解,容易在环境中形成累积,对环境和生物造成长期危害。
在此背景下,阻燃剂行业无溴化进程日渐加快,阻燃剂企业正在寻求其他符合安全环保要求、性价比更高的阻燃剂来替代现有的有机卤系阻燃剂。
C、有机磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂是指以磷为主要阻燃成分的有机阻燃剂,部分有机磷系产品也含有少量卤素,如 TCPP。有机磷系阻燃剂品种众多,用途广泛,其优点是阻燃效率高、低毒、少烟、低腐蚀性、与下游材料相容性好,缺点在于,其多为油状液体,因此挥发性较高、热稳定性较差,下游应用受到一定限制。目前,有机磷系阻燃剂主要应用于聚氨酯材料和工程塑料。
(2)阻燃剂行业发展概况及发展趋势
①全球阻燃剂行业概况
A、全球阻燃剂市场稳定增长
公开信息显示,全球阻燃剂市场发展较为稳定,其中亚太地区增长最快,世界阻燃剂的消费重心正逐步向亚洲地区转移。根据美国咨询公司 Grand ViewResearch 统计,2020 年全球阻燃剂市场规模为 74.6 亿美元,预计 2021 年至2028 年期间有望以 8%的复合增长率保持增长。
推动市场增长的关键因素包括各地区日趋严格的法规,要求在建筑、电子、纺织、汽车等主要终端行业使用阻燃剂。加之消费者对火灾发生时的逃生时间、阻燃剂的有效性及其优点的认识不断提高,预计将推动对阻燃材料的需求。此外,全球范围内制定的消防安全标准和法规有望对产品需求产生积极影响。
B、环保型阻燃剂将得以持续发展
随着含卤阻燃剂受到越来越多的市场质疑,具备环保优势的无机系阻燃剂市场占有率进一步增加,同时针对无机系阻燃剂的改进化研究也持续升温。目前,超细氢氧化铝阻燃剂已成为全球最主要的无机系阻燃剂,其产量占无机系阻燃剂总产量的 85%以上,西欧和北美地区消费量占阻燃剂总消费量的比例均在 50%以上。
欧美国家陆续出台了《斯德哥尔摩公约》、《关于报废电子电气设备指令》(以下简称“WEEE”)、《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(以下简称“RoHS”)、《关于化学品注册、评估、许可和限制法案》(以下简称“REACH”)等法规政策,限制在材料中使用某些有害金属元素和卤素。2019年 12 月 5 日,欧盟发布了更为严格的新法规(EU)2019/2021,规定不允许在
电子显示器的外壳和支架中使用含卤素阻燃剂,该法规于 2021 年 3 月 1 日正式实施。这意味着以溴系阻燃剂为主的电子通信产品市场将进一步由其它类型阻燃剂所替代。
②中国阻燃剂行业概况
A、阻燃行业政策标准陆续出台,执行力度不断加强
近年来,我国先后在公共场所、汽车内饰、民用建筑等方面颁布各项法规政策,包括《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识 GB20286-2006》、《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》等标准及政策,并在《中华人民共和国消防法》中明确阻燃标准及要求,以推动公共消防安全。阻燃标准和政策的陆续出台,带动阻燃剂市场需求。
其中,强制性国家标准 GB20286-2006 规定,公共场所使用的建筑制品、铺地材料、电线电缆、插座、开关、灯具、家电外壳,以及座椅、沙发、床垫中使用的保温隔热层及泡沫塑料必须符合相应的阻燃标准等级。
《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发 2011 年 46 号)规定新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料,严格限制使用可燃材料,并要求加快研发和推广具有良好防火性能的新型建筑保温材料,采取严格的措施提高建筑外保温材料系统的防火性能,强调建筑室内装饰装修材料必须符合国家、行业标准和消防安全要求,将部分易燃、有毒及职业危害严重的建筑材料纳入淘汰范围。
全国范围内,火灾事故仍有发生。据统计,2022 年全国共发生火灾 82.5 万起,造成直接财产损失达 71.6 亿元。2021 年 5 月,市场监管总局办公厅发布关于开展电线电缆质量安全“联查联打联治”专项行动的通知,进一步提升对电线电缆安全的重视程度。
国家质检部门近年来也加强了对问题电缆的监管处罚力度,各省市质监局纷纷针对电线电缆生产企业开展专项检查,促进生产企业提升产品质量,电线电缆生产企业对阻燃性能的重视程度大幅提升,从而推动了电线电缆的行业整合,进而带动了上游阻燃剂行业的发展。具有优越产品质量的阻燃剂生产企业在竞争中具有较强优势。
B、阻燃剂应用领域和需求持续扩张
随着我国高分子材料工业的发展和应用领域的拓展,阻燃材料在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广泛应用,阻燃剂已成为仅次于增塑剂的第二大高分子材料改性添加剂。
近年来我国阻燃剂行业发展迅速,从下游应用领域来看,随着 5G 商用加快,5G 基站及电子消费品等领域对阻燃剂需求增加,而汽车轻量化的发展以及社会对火灾防范意识上升等,也将不断的扩大对阻燃剂的需求。到 2027 年我国阻燃剂需求量有望接近 150 万吨,2022-2027 年均增长速度有望达到 7.62%。
C、阻燃剂消费结构调整升级,无机系阻燃剂发展迅速
近年来,我国阻燃剂消费结构不断调整升级,超细氢氧化铝阻燃剂市场需求量呈现快速增长趋势,有机卤系阻燃剂市场占比逐渐下降。2006 年,我国超细氢氧化铝阻燃剂及氢氧化镁阻燃剂占阻燃剂总消费量不足 10%,截至目前这一比例已大幅提升。国内阻燃剂市场的产品结构从以有机卤系阻燃剂为主,逐渐转变为以无机系、有机磷系阻燃剂为主,有机卤系阻燃剂为辅的格局。