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氫氧化鎂阻燃劑技術(shù)：任重道遠
【蓋德化工網(wǎng) 每日熱點】導讀：氫氧化鎂是一種新型填充型阻燃劑，通過受熱分解時釋放出結(jié)合水，吸收大量的熱，來降低它所填充的合成材料在火焰中的表面溫度，對所產(chǎn)生的可燃氣體進行冷卻的作用。 長期以來，氫氧化鎂阻燃劑在我國是高端產(chǎn)品，基本上屬于空白。我國每年進口約3萬噸，多為在中國的外資企業(yè)使用，主要用于高端材料，如通訊設備、高鐵的絕緣材料、核電站的電線電纜等領域。 但如今，這樣的情況正在被打破。在中科院青海鹽湖所李麗娟團隊的努力下，中國的科研人員成功研發(fā)出國產(chǎn)氫氧化鎂阻燃劑。盡管幾經(jīng)波折，目前，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氫氧化鎂阻燃劑的產(chǎn)業(yè)化之路正在逐步鋪開。 不可或缺的材料 氫氧化鎂受熱分解生成的氧化鎂是良好的耐火材料，也能幫助提高 合成材料的抗火性能，同時它分解時放出的水蒸氣也有抑煙效果。因此，氫氧化鎂是公認的橡塑行業(yè)中具有阻燃、抑煙、填充三重功能的優(yōu)秀阻燃劑。目前，在通訊 電纜領域，國外如美國、日本、歐盟無機阻燃劑用量超過64%，中國才占到8%。 “氫氧化鎂作為無機阻燃劑，不僅能夠阻燃而且能夠抑煙。在火災 中，超過八成的遇難者不是被燒死的，而是因濃煙窒息而死。一旦加了氫氧化鎂阻燃劑，將大大降低燃燒時的煙密度，降低人們被嗆死的風險。”中科院青海鹽湖所 研究員李麗娟介紹，添加氫氧化鎂的高分子材料具備絕熱的功能，一旦燃燒它會形成一層氧化鎂薄膜，該薄膜耐高溫，可以阻止進一步燃燒，把空氣和其他易燃物隔 絕，提高人們在遇到火災時的生存幾率。 “國外的高端別墅，其墻體材料都要添加氫氧化鎂，隔熱效果非常好。很多機場、大型超市的屋頂也都使用氫氧化鎂阻燃材料，冬天保暖夏天隔熱。國外的用量很大，但目前這種材料在國內(nèi)用得并不多。”李麗娟說。 據(jù)介紹，目前用于提取氫氧化鎂的原料以水鎂石礦為主。我國大量 的水鎂石礦主要在東北的丹東地區(qū)，而原礦中的氫氧化鎂純度只有95%，只能用作低端的阻燃劑，比如用于地鐵座椅、車廂的材料中。“在高端的絕緣材料中，氫 氧化鎂的純度要達到99%以上，才能滿足要求。以光纖為例，光纖芯與包層的直徑均為微米極，與人的頭發(fā)絲相當，又對拉伸強度、加工性能有較高的要求，因 此，必須要實現(xiàn)對氫氧化鎂阻燃劑的形貌、粒徑等參數(shù)的嚴格控制。”李麗娟說。 什么樣的產(chǎn)品才符合高端氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品的要求呢？簡單來說，只有實現(xiàn)了對形貌、粒徑、粒徑、純度、白度這五個方面參數(shù)的精確控制，才能做出和進口產(chǎn)品媲美的高端產(chǎn)品。 目前，高端氫氧化鎂阻燃劑市場仍主要被來自美國、日本、以色列 的5家廠商所壟斷，每噸產(chǎn)品的價值，從2.4萬元到3.7萬元不等。然而，經(jīng)過多年的努力，中科院青海鹽湖所的科研人員已經(jīng)成功掌握了制備氫氧化鎂阻燃劑 產(chǎn)品的核心工藝，正逐步打破高端氫氧化鎂阻燃劑被外國廠商所壟斷的局面。 偶然中的靈感 與氫氧化鎂阻燃劑的結(jié)緣，在李麗娟看來，“基本是一個巧合”。 在一次偶然的商業(yè)會談中，青海昆侖鎂鹽公司的負責人說，他們原來生產(chǎn)的是普通氫氧化鎂，而對高端的氫氧化鎂阻燃劑的研發(fā)始終進展不大，他對李麗娟隨口一問：“你們青海鹽湖所是否能研發(fā)這樣的產(chǎn)品？”
工人在鹽湖中作業(yè) 回憶起當時的情景，李麗娟說：“要提高氫氧化鎂的純度，進行合成當然沒問題，但能不能研發(fā)出合格的阻燃劑在當時還是未知數(shù)。不過，我們一直在從事鋰的相關工作，鎂和鋰的化學性質(zhì)非常接近，對研發(fā)出合格的高端氫氧化鎂阻燃劑，我們團隊還是有信心的。” 經(jīng)過雙方反復交流，2006年6月，中科院青海鹽湖所與昆侖鎂鹽有限責任公司簽署了合作協(xié)議，該公司提供了20萬元的經(jīng)費，用于高端氫氧化鎂阻燃劑制備工藝的研究。 盡管這不是一個“大項目”，但李麗娟十分上心。她開始查閱大量外文文獻，發(fā)現(xiàn)可以通過添加添加劑來控制氫氧化鎂產(chǎn)品形貌。當時她靈光一現(xiàn)——能不能把氫氧化鋁加進去，來控制氫氧化鎂產(chǎn)品的形貌？ 功夫不負有心人。實驗結(jié)果顯示非常成功。2006年，經(jīng)過一系列研發(fā)工作，他們將樣品寄到美國相關的公司進行檢驗。 “美國方面出具報告顯示，產(chǎn)品的純度等參數(shù)都達標，但是白度不達標，那時候我們還沒有白度的概念。除此之外，產(chǎn)品的粒徑也太大。”李麗娟說， “當時恰逢中科院理化所的研究人員來鹽湖所交流，我知道理化所在感光材料領域很有優(yōu)勢，在合成納米材料方面技術(shù)實力很強，于是，我們團隊和理化所進行了溝 通。”經(jīng)過幾次相互探討，李麗娟團隊使用了中科院理化所研發(fā)的納米智能反應器，最終成功研發(fā)出白度和產(chǎn)品粒徑都達到國際標準的氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品。 “這個時候，我們的產(chǎn)品基本定型，但是在黑點控制等方面還有一些小瑕疵，但這都可以通過后續(xù)的質(zhì)量控制來克服。”李麗娟介紹道。隨后，李麗娟團 隊向青海省科技廳申請了“年產(chǎn)兩千噸高端氫氧化鎂阻燃劑的關鍵技術(shù)研發(fā)”項目，繼續(xù)進行技術(shù)攻關。后來，該項目又得到中科院“科技支青工程”的資助。 此后，李麗娟團隊找到昆侖鎂鹽進行合作，在車間進行小規(guī)模生產(chǎn)。2007年7月，第一批產(chǎn)品成功走出車間，走向市場。在寄送給國外廠商進行試銷 的過程中，高端氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品在市場上大受好評。而青海昆侖鎂鹽有限責任公司也因為氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品，扭虧為盈，年利潤超過千萬。 曲折的產(chǎn)業(yè)化之路 中國人終于成功研發(fā)了氫氧化鎂阻燃劑，這無疑是一個令人興奮的消息。 “本著嚴謹?shù)膽B(tài)度，當時我們給國外很多檢測機構(gòu)寄送了樣品，檢測報告都是合格的。”李麗娟說。 2008年，他們?nèi)ピ谏虾Ｅe辦的阻燃劑會議做展銷工作，一家國外公司看中了他們的技術(shù)，前來青海談技術(shù)轉(zhuǎn)讓。 對方先后跑了三四次，到鹽湖所談技術(shù)轉(zhuǎn)讓。當時所有條件幾乎都談好了，轉(zhuǎn)讓費為300萬美元，然而，就在簽約前夕，事情突然出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折。中科院 院地合作局（現(xiàn)在已經(jīng)撤銷）來所里檢查工作，李麗娟就這項技術(shù)的轉(zhuǎn)讓情況進行了匯報。結(jié)果，相關部門不同意中科院青海鹽湖所把這樣先進的技術(shù)轉(zhuǎn)讓給國外， 于是這次與國外公司的合作無疾而終。 此后，科技部就氫氧化鎂阻燃劑的相關研發(fā)布置了科技支撐計劃。當時三家單位同時進行相關科研工作，但最終只有中科院青海鹽湖所的項目驗收成功。來自國家科技部門的認可，也讓李麗娟對于自己的技術(shù)充滿了信心。 技術(shù)沒問題，接下來就應該在國內(nèi)尋找合作伙伴，開展產(chǎn)業(yè)化工作，爭取早日將大批量的產(chǎn)品推向市場，打破國外公司的壟斷。但沒想到，這項技術(shù)的轉(zhuǎn)化一波三折。 李麗娟團隊原本計劃和昆侖鎂鹽進行合作，但由于恰逢昆侖鎂鹽被青海藏格鉀肥收購，藏格鉀肥內(nèi)部整合，導致雙方合作遲遲無法推進。“一直到2009年，我們和青海藏格鉀肥的合作協(xié)議還是沒有簽下來。”李麗娟遺憾地說。 隨后，青海鹽湖尋找到了新的合作伙伴——青海地礦。2009年年底，雙方達成一致，簽訂了合作協(xié)議。此時，青海藏格此時再度找上門來，主動要求 合作。“我們已經(jīng)給青海地礦寫好了報告，做了相關的環(huán)境評估等工作，自然不可能毀約。”但有關部門強行要求中科院青海鹽湖所必須將這項技術(shù)轉(zhuǎn)讓給青海藏 格。最終，事情陷入了僵局。 這一拖，就到了2012年。最終，由于地方政府施加壓力等種種原因，青海鹽湖所和青海藏格又簽了相關合作協(xié)議。但即便如此，中科院青海鹽湖所和 青海藏格的合作也沒能順利進行。因為生產(chǎn)車間施工設計的原因，目前，這樣一個有著巨大市場前景的項目，依然未能在青海藏格開工生產(chǎn)。 目前，青海鹽湖所正在尋求和其他的廠家進行合作的機會。在建所50周年的慶典活動上，一家湖北的上市公司和河北的知名企業(yè)，專程從內(nèi)地趕到青海，進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓的洽談。李麗娟希望，她和她的團隊苦心攻關的這項技術(shù)，能夠盡快產(chǎn)業(yè)化并實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。 談及未來和希望，李麗娟說：“科研工作者的本職 工作是搞科研，每一個科研成果都飽含科研工作者的心血，但現(xiàn)在的問題是，我們國家科研成果轉(zhuǎn)化困難重重，需要考慮的因素太多。我希望政府、媒體以及社會各 界都多多關注科研成果轉(zhuǎn)化的問題，不要讓科研成果變成一張紙永遠躺在抽屜里。只有將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，才能真正成為經(jīng)濟發(fā)展的動力。” |
