高分子材料阻燃技术范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料阻燃技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：高分子材料；阻燃技术；无机阻燃剂；卤系阻燃剂

1高分子材料的阻燃机理

高分子材料能够进行阻燃是存在一定机理的，主要是由于破坏了高分子材料的结构和成分，然后形成了新的保护膜，才能够阻止材料燃烧。一般的阻燃原理可以从两个方面来考虑，分别是隔离氧气和降低温度。隔离氧气一般采用凝聚相阻燃机理，这种材料在燃烧的过程中会产生阻燃的细小分子，能够中断燃烧等链式反应，使得材料的热分解温度升高，并且在燃烧的过程中会产生水蒸气，同时阻燃高分子材料中也存在着大量的氢氧元素，与空气接触后会产生水雾覆盖在材料的表面，这样便能隔离与空气的接触，达到阻燃的效果。经过吸热产生的水雾也能够降低材料表面的温度，还能够堵塞材料内部的孔隙，使材料形成一个密闭的环境，再次隔离与空气的接触。凝聚相在阻燃的过程中存在4中阻燃的模式，材料在燃烧的过程中会产生惰性气体，能够延缓材料的燃烧；在材料燃烧的过程中还会产生一些多碳气孔，达到阻燃的效果；在反应的过程中还会吸收大量的热量，通过降低表面温度的方法来达到阻燃的效果；还有一些无机分子，这类分子的比热容较大，在燃烧的时候分子之间会发生氧化还原反应，使分子发生变化以达到阻燃的效果。这几种反应在机理中大致相同，但是在阻燃反应中的机理还有很多，所以还是很难给高分子阻燃体系进行一个系统的划分。

2高分子材料阻燃剂的类别

2.1无机阻燃剂

无机阻燃剂主要是对无机化合物进行加热，分解得到的水蒸气或者其他保护膜来隔断材料与空气的接触，降低燃烧温度来达到降温的效果。同时无机阻燃剂也能过在燃烧的过程中产生水分，当环境温度比较高，水分会吸收热量变成水蒸气，降低环境的温度达到阻燃的效果。另外一种是通过阻燃材料形成一种保护膜，比如说三氧化铝材料在燃烧的过程中，会在材料表面形成一层细致的氧化物薄膜，隔断与空气的接触。通常的无机阻燃材料化学性质比较稳定，也不会产生对环境和人体有害的气体，所以常用来作防火阻燃剂。

2.2卤系阻燃剂

在元素周期表中，卤系元素所组成的化合物都具有非常优秀的阻燃效果。比如说氟利昂这种卤系化合物就比较容易挥发，但是会破坏臭氧层，分别在这种物质中添加氯元素和氟元素，然后通过一定的方法对其沸点进行对比，可以发现添加氟元素的材料沸点明显低于添加氯元素的材料。当化合物中含有3个氯分子时，材料的标准沸点是61.2℃；当化合物中含有3个氟分子时，材料的标准沸点是-128℃。通常含氯化合物所形成的阻燃剂材料都会有很好的阻燃效果，这种阻燃剂化学性质比较稳定，并且和许多高分子材料都有很好的相容性，所以不会对反应产生太大的影响。一般的，含溴元素的阻燃化合物的稳定性介于氯和碘元素所形成的阻燃化合物之间，也具有很好的阻燃效果。

2.3磷系阻燃剂

磷系阻燃剂一般有红磷、白磷、磷酸氢二铵以及亚磷酸酯的化合物等，这一类化合物在燃烧的过程中都会形成一层碳膜，这个膜除了能够降低材料的温度以外，还能与空气隔绝，达到更好的阻燃效果。然后就是红磷和白磷的混合也能达到很好的阻燃效果。红磷在燃烧的过程中会发出蓝色的火焰，放出白烟；白磷的燃烧效果与红磷很像，不同的是生成的产物是五氧化二磷，这两种磷在制备次磷酸阻燃剂中都能够够显著提高与液态水的混合比例。次磷酸的化学式是H3PO2，分子量为60，次磷酸与强氧化剂反应时，能够产生磷酸氢和氢气等非助燃气体，所以也会达到阻燃的效果。对于磷含量在磷系阻燃剂中的含量，在次磷酸中磷含量比例在35%，在亚磷酸中的比例在27%，这两种配比才会使阻燃剂达到最好的阻燃效果。

3高分子材料阻燃技术的发展

3.1纳米技术

近些年来科学技术快速发展，纳米技术也开始应用到高分子材料的阻燃技术当中，日本就曾经研发出一种具有优异阻燃性能的纳米硅酸盐粘土材料。这种材料在燃烧的过程中会产生一种抑制剂，这种物质会改变材料的结构，让材料内部发生变化。材料的分子直径在0.4-0.5mm之间，在燃烧的过程中产生的凝聚产物能够堵塞气孔，达到与空气隔断的效果。同时这种材料也能够延缓物质燃烧时的热量释放，保证在一定的时间内所散发的热值最小。

3.2接枝和交联改性技术

接枝和交联改性也能够制备一系列的阻燃材料，主要通过光敏技术或化学接枝的方法将多种无机化合物聚合形成共聚物。共聚物在燃烧的过程中能够产生一种无机绝缘层，这种绝缘层能够有效的吸收易燃物质的高分子，通过减少易燃物质来达到阻燃的效果。

3.3膨胀技术

膨胀技术一般都会使用发泡剂作为阻燃物质，这种技术做成的阻燃材料一般有三个优点：无排烟量、无毒气、无滴落等。以往的工艺手段在处理阻燃时，都会产生出大量对人体有害的气体，比如说四溴苯酚在作阻燃材料时就会放出很多有毒气体，不但對环境有害，对人体也有着巨大的伤害。无滴落则主要体现在阻燃剂不会产生腐蚀性液体，防止材料发生局部腐蚀。

4结语

通过本篇对于高分子材料阻燃技术的分析，使得对于该技术有了更深的了解。这种材料不但能够对于物质燃烧有着很好的阻燃效果，并且还不会对环境有害，对人体产生危害。

参考文献： 

[1]欧育湘，陈宇，王莜梅.阻燃高分子材料[M].国防工业出版社，2001. 

[2]李学锋，陈绪煌.氢氧化铝阻燃剂在高分子材料中的应用[J].中国塑料，1999（6）：80-85. 

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关键词：可瓷化高分子复合防火材料；硅橡胶；硅酸盐矿物

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0180-01

当前我们所使用的电线电缆多以氧化镁矿物绝缘防火电缆及云母带绕包的耐火电缆为主，但这二种电缆都存在着成本较高的问题，而且遇水导电，无法起到有效的防火作用，在火灾发生过程中也无法有效的保证通电安全。这就使许多人专家学者开始深入的研究更为适宜的绝缘耐火材料。可瓷化高分子复合防火材料是一种较为优异的电线电缆材料，在高温着火后，经过瓷化的表面会转变为坚硬的陶瓷防护层，能够有效的抵御明火的烧蚀，而且具有较好的机械强度，即使水浇在上面也会不发生破裂，而且这种新型防火材料已在电线电缆中进行应用，并取得了较好的应用效果。

1 可瓷化高分子复合防火材料的特性及防火机理

可瓷化高分子复合防火材料主要是在含硅高分子基体中将粘土类矿物粉末填料加入其中，同时还会加入结构控制剂和其他助剂。这其中含硅高分子主要以含有元素硅的有机聚合物为主，如硅橡胶。在有机硅高分子结构中，不仅含有有机基团，同时还含有无机结构，其将有机物与无机物集于一身，因此有机硅具有非常好的热稳定性，能够在高温领域中进行广泛应用。同时含硅高分子在常温下具有无毒无味的特点，能够耐高温、耐严寒、耐臭氧、难燃、憎水，即使在燃烧状态下含硅高分子材料也不会产生有毒气体，将其用于电线电缆绝缘材料及绕包材料十分适宜，具有安全、可靠的特性。

当前普通的电线电缆绝缘层材料多以易燃的高分子材料为主，一旦发生火灾，电线电缆绝缘层在火焰烧蚀后会产生熔融滴落，从而使铜导线在外，发生短路。但可瓷化高分子复合防火材料中是以有机硅作为基体，以粘土类矿物为填料，在高温和火焰烧蚀下呈现出较强的抗高温氧化性能，而且粘土矿物与有机硅分子结合后会在烧蚀过程中会形成较硬的陶瓷状块体，具有较强的耐高温性能，而且在火灾现场高温水浇过程中也不会发生破裂，能够对铜导线进行有效的保护。

在高温烧蚀下，可瓷化高分子复合防火材料能够与粘土粉末填料分解产物发生反应，形成部分液相和新的同相。而且在烧蚀温度不断升高及烧蚀时间延长的情况下，液相会向陶瓷网络结构中进行渗入，待冷却同化后，能够进一步强化陶瓷结构。而且在烧蚀后残留的陶瓷保护层还能够对物质对流起到阻碍作用，并防止热量的有效传输，对材料内部物质的挥发损耗具有较好的抑制作用，能够对外界热量向材料内部扩散产生有效的阻隔，从而具备非常好的防火性能。

2 可瓷化高分子复合防火材料的研究进展

2.1 有机硅基体

可瓷化高分子复合防火材料的基体采用的是含硅的高分子材料，即有机硅。将有机硅转换为陶瓷的技术已较成熟，为可瓷化高分子复合防火材料的制备提供了实验依据。有机硅分为硅油、硅树脂和硅橡胶3大类。硅油在室温下为液体，没有足够的强度，起到联结无机填料的作用，适合作基体材料。硅树脂是具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，虽然它具有优异的热氧化稳定性，但却是一种热固性的塑料，成型后不具有柔韧性，不可随意弯折，不是制造电缆的理想材料。因此作为可瓷化高分子复合防火电缆材料的基体，应用得最为广泛的是硅橡胶。硅橡胶是唯一一类主链上不含碳原子的大分子弹性体，具有其他橡胶所不具备的独特性能，具有优良的耐高温与耐寒性，良好的耐老化性、电气绝缘性和化学稳定性，突出的表面活性和生理惰性等。同时硅橡胶还具有燃烧时少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播速度慢等特点。

以硅橡胶为基体的各种材料具有优良的阻燃防火性能。因此以硅橡胶作为可瓷化高分子复合防火材料的基体是行之有效的。其他类型的高分子材料通过与阻燃剂复合虽然也可制备出阻燃性能相当优良的阻燃材料，但是这类材料在明火的烧蚀下容易分解挥发，不能保持原有形状，难以起到真正的防火作用。

2.2 粘上矿物粉末填料

由于粘土矿物中主要以含水硅酸盐矿物为主，其具有较高的耐火度，在耐火材料制备中应用十分广泛。在可瓷论高分子复合防火材料中，以粘土矿物粉末作为填料，充当硅橡胶补强剂的作用，而且在阻燃方面也优于其他无机填料。当前层状硅酸盐矿物种类较多，将其粉末作为可瓷化高分子复合防火材料的填料，使其c低溶点的氧化物有效的进行配合使用，从而保持复合材料的高温性能，并获得较好好的中温性能，即使在低温下也能够形成坚硬的陶瓷保护层，使材料使用过程中温度范围得以扩大。

3 结语

可瓷化高分子复合材料是当前一种较为新型的防火材料，不仅制备工艺简单，而且原料丰富，而且在不断研究过程中，可瓷化高分子复合防火材料的性能进一步提升。随着研究的不断深入，可瓷化高分子复合防火材料必将实现低成本工业化生产，从而使其应用更为普及，这对消防防火安全具有非常积极的意义。

参考文献

[1]王锦贵，王希光，郭祥旭.浅谈几种常用的防火材料[J].技术与市场，2010-05-15.

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1 基于工作过程教学简介

基于工作过程的课程体系，是一种以任务为驱动，以项目为载体的教学模式。高等教育的人才培养目标需突出学生综合职业能力的培养。高校更应该结合各类企事业单位对人才的需求，参照基于工作过程的课程体系，构建基于工作过程的课程体系建设的改革发展之路。

目前，课程设计方法越来越被高职院校所重视。所谓工作过程，是指为完成工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序，包含若干个既相对独立又相互联系的工作环节。由于毕业生所对应的相关职业的工作过程特征不同，各院校的情况和办学条件也不同，因此，引进这种课程设计方法时，在强调这种课程设计方法优点和有利条件的同时，一定要注意不同类型院校和专业存在的各自特点及不利因素。我院在进几年的课改过程中积累了一定经验，对课程改革有一定研究。基于工作过程的教学，以工作过程为参照系，以完成职业工作应具备的专业技术能力项目为依据，针对行动顺序的每一个工作环节知识、能力要求传授相关的课程内容，组织技能训练，突出学生在校学习与实际工作的一致性，实现理论知识与实践技能的整合。

2 高分子材料加工专业“工作过程”内容设计

高分子材料加工的职业能力是一种综合能力，要求教师在教授的同时要将高分子材料常见的各种加工方法、加工手段以实践的方式教给同学，这就需要为学生模拟真实的工作情景，通过以项目任务为依托的教学使学生置身于真实的或模拟的学习工作世界中。在教学中，每个学生会根据自身的知识结构与实际经验，会给出不同的解决任务的方案与策略，产生的学习效果不是唯一的，而是多样化的。让同学在正确认识高分子材料结构和组成以及合理的配方设计基础上，能够选择合适的加工设备、加工工艺和加工方法制备高分子材料制品的过程。

教学内容可以以实际的“工作任务”为依托项目。“工作内容”的设计要结合本学科前沿研究领域和发展动态，介绍重点科技成果，增加教学信息量，使课程教学内容满足时代的要求，使学生掌握更多、更新的专业知识。教学过程通过不同的高分子材料产品项目、确定合适的加工技术及其方法。理论教学内容与实践教学内容通过项目或者是工作任务紧密地结合在一起。课程涉及到的高分子制品成型加工典型工作任务如下图所示：

主要是根据制品使用需求、选择出合适的高分子材料，并进行合理的助剂选择，进行配方设计，如不合适提出改性办法等，为生产开发决策提供完整依据。

通过项目任务的实施，使学生能针对产品的具体要求合理的设计成型加工方案，能对所设计方案进行合理的性能分析与测试，进而掌握塑料、橡胶制品加工设计的原理与方法。为将来从事高分子材料、复合材料的生产打下坚实的基础。

通过以下项目：“市政用木塑复合栅栏材料的成型加工”、“冰箱抽屉专用料加工设计”、“抗冲击阻燃电视机壳专用料成型加工”、“低成本鼠标垫加工”、“聚乙烯发泡鞋底设计”、“霓虹灯管专用料设计”、“PP汽车保险杠专用料设计”、“奥运志愿微笑圈手环配方设计与制作”的实施，让同学能够通过能够设计塑料产品的配方，能找出成型加工方案设计难点，提出解决方法的能力。能够设计橡胶产品的配方，能找出成型加工设计难点，提出解决方法的能力，能够分析测试塑料材料配方的基本性能，能够分析测试橡胶材料的基本性能。

配合上述8个项目及相关拓展任务的训练，组织学生讨论、总结、归纳如下相关知识：了解塑料的物理性能、流动特性、成型过程中的物理、化学变化情况。了解橡胶的物理性能、流动特性、成型过程中的物理、化学变化情况。掌握常用通用塑料和通用工程塑料塑料的特性、分类以及塑料配方的组成和对应的成型加工工艺。掌握常用天然橡胶和合成橡胶的特性、分类以及橡胶配方的组成和对应的相关成型加工。 转贴于

通过训练让同学以下能力得到提高：（1）培养学生自我学习，寻求探索物质之本性的兴趣与能力；（2）对事物性质的分析方法—内外因分析法；（3）培养学生信息获取的素质与能力（图表查阅、专利、手册、网络资源等）；（4）逐步形成综合分析问题的素质与能力；（5）增强环境保护意识、经济意识、安全意识；（6）专业外语单词的学习与筑固；（7）团队合作意识的形成。

3 “基于工作过程”教学对教师的要求

（1）专任教师实践能力的提高。作为一线教师，在实行相关实践教学过程中，一定要具有高分子材料加工生产的职业经验，清楚高分子加工企业的工作过程和经营过程，只有这样才能找出高分子材料生产的工作任务作为具有教育的项目。

（2）专业教学团队的建立。基于工作过程的教学法涉及多学科教学内容，高分子材料加工生产需要有机械设备、加工工艺、原料配方、制品材料测试、产品检验等一系列知识，因此对绝大多数教师而言，很难独自一人很好地完成教学工作。这就要求教师具有跨学科的能力，团队协作的能力，不仅要娴熟本学科的专业知识与技能，还要了解相邻专业、相关学科及跨学科的知识与技能。

（3）学习情境设计能力的掌握。在本教学法中，学习情境的设计好坏决定了传授知识结构的合理性、能否激发同学学习的兴趣。如何在项目教学中合理有效的利用学习的资源和协作学习的环境是教师最主要的工作，这要求教师熟悉项目内容中所用的高分子材料的基础知识，并准备好项目开展过程中可能涉及到的有关知识。

4 结束语

在专业课程体系中，高分子成型加工是门重要的核心课程，是高分子加工专业学生必须掌握的专业知识和技能。在老师的指导下，用工厂的管理模式，让学生亲自动手设计和制造相关高分子产品，加深领会和掌握材料加工过程工艺设计的要点以及生产工艺与实际生产之间的联系。但以往教育方式存在着一定的不足，且与当前工厂的需求相脱节，于是笔者根据自己的教学经验，在新的基于工作过程的教学理念指导下对高分子成型加工课程进行改革，以提高学生的学习兴趣和求知欲望。

基金项目：教育部高等学校高职高专化工技术类专业教学指导委员会2009年度规划课题，课题编号HJKT-2009-034Y；常州工程职业技术学院教育研究课题《“基于工作过程的项目化教学方法”在高分子成型加工课程改革中的应用》，课题编号：10JY022

参考文献

[1]应力恒.基于工作过程的课程项目化教学改革[J].中国职业技术教育，2008(22).

[2]虞丽娟.深化课程体系改革提高人才创新能力[J].中国高等教育，2008(15).

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关键词：湿法改性

纳米氢氧化镁是目前发展较快的一种阻燃剂，具有无毒、无烟、无腐蚀性、

分解温度高（340℃～490℃）、高效基材成碳作用、价格便宜等优点，通常作为填充性阻燃剂用于塑料等高分子材料[1]。随着高分子材料中氢氧化镁含量的增加，其加工性能和机械性能也急剧下降，以致于不能用于阻燃。因此如何克服这些缺陷成为纳米氢氧化镁阻燃剂研制和应用的一个关键问题。目前主要通过湿法改性来改善氢氧化镁的表面性能，提高其与高分子材料的相容性。本文选择价格低廉的硬脂酸作为湿法改性剂，通过改性后的产品活化指数的测定，确定较好的改性条件（湿法改性的时间及改性剂用量）；通过性能测试（沉降体积、黏度、比表面积等）评价改性效果。

一、实验方法

1.试剂与仪器

纳米氢氧化镁由山东鲁华化工有限公司生产。硬脂酸、液体石蜡、DOP（邻苯二甲酸二异辛酯）、甲苯、乙醇均为分析纯试剂，由国药集团化学试剂有限公司生产。旋转黏度计，NDJ21型，上海同济大学机电厂；比表面积测定仪，Model ST-2000型，北京市北分仪器技术公司；红外光谱仪，TENSOR27型，德国BRUKER公司。

2.湿法改性方法

将10g纳米氢氧化镁、90mL去离子水依次加入三口烧瓶（100mL），搅拌、加热。当浆料加热到一定温度时，加入改性剂（改性剂质量以纳米氢氧化镁质量为基准），保温反应30min。浆料过滤，滤饼用去离子水洗涤（25mL*4），干燥得产品。

3.湿法改性产品性能测试

活化指数检测步骤如下：改性后产品加入到盛有蒸馏水的烧杯中，搅拌，静置1h。将沉降于烧杯底部的样品过滤，干燥。用加入产品的质量减去沉降于烧杯底部的样品质量，即可得到漂浮部分的质量。由漂浮部分的质量除以加入产品的总质量即可计算出活化指数。

沉降体积测定步骤如下：各称取5g改性前后的纳米氢氧化镁置于50ml的柱塞量筒内，加入液体石蜡至50mL，摇匀，静置，读取不同时间固体的体积。

黏度测定步骤如下：配置不同质量比例的改性纳米氢氧化镁―DOP分散体系，经充分搅拌消泡，在25℃条件下由旋转黏度计测定。

二、结果与讨论

1.湿法改性剂用量对改性的影响

固定试验条件：时间30min，改性温度为80℃（硬脂酸的熔点在70℃左右，故确定改性温度略高于熔点，以有利于纳米氢氧化镁与熔化的改性剂反应）。硬脂酸用量分别是纳米氢氧化镁质量的3%、4%、5%、6%。改性剂用量对活化指数的影响随着硬脂酸用量增加，活化指数逐渐增大。当改性剂用量为氢氧化镁质量的5%时，活化指数达到100%，氢氧化镁表面的硬脂酸根达到单分子层覆盖，其疏水基朝向外侧，活化指数达到最大值。当用量继续增加至6%时，活化指数没有变化，故确定硬脂酸的最佳用量是5%。

2.湿法改性时间对改性的影响

图1 改性时间对活化指数的影响

固定试验条件：硬脂酸用量为5%，改性温度为80℃。改性时间对活化指数的影响见图1。由图看出，随着改性时间的延长，活化指数基本不变。在反应时间为10min时，活化指数已经达到了最大值。以上结果充分说明硬脂酸在纳米氢氧化镁表面的吸附非常迅速。

3.湿法改性对沉降速度的影响

用在一定沉降时间内，氢氧化镁沉淀相的体积表示氢氧化镁的沉降速度。沉淀相的体积愈小，表明氢氧化镁的沉降速度愈快。纳米氢氧化镁粉体在液体石蜡中的沉淀相随时间的变化在改性氢氧化镁比未改性纳米氢氧化镁粉体在液体石蜡中的沉降速度明显慢。这是由于对纳米氢氧化镁进行表面改性，使其由原来的亲水性表面变为疏水性表面，因而其和液体石蜡具有很好的相容性，在石蜡中具有较好的分散性，因而沉降慢。

4.湿法改性对体系黏度的影响

随着未改性纳米氢氧化镁粉体加入，体系的相对黏度显著升高。而加入改性粉体后，体系的黏度上升幅度明显变缓，这表明改性粉体与DOP的亲和力增强，运动内摩擦力小，故加入量较多时体系黏度仍较小。

三、结论

1.当硬脂酸用量为纳米氢氧化镁质量的5%，在80℃该性10min，改性粉体活化指数可达到100%。

2.硬脂酸是纳米氢氧化镁较理想的表面改性剂。改性后纳米氢氧化镁在石蜡中的沉降速度减缓，分散性提高，改性效果良好。

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关键词:高分子材料 抗静电 研究 

 

 

静电广泛地存在于自然界和日常生活之中，如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子；自然界的雷电；干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上，这一切都是比较常见的静电现象。实际上，静电在生物工程中有着重要的应用。 

 

一、高分子抗静电的方法概述 

 

高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。 

（一）添加导电填料 

这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。 

（二）与结构型导电高分子材料共混 

导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。 

（三）添加抗静电剂法 

1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为ryx，其中r为亲油基团，x为亲水基团，y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，c12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。 

导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。 

2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。

二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况 

 

我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、abps（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、dpe（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂sn（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂pm（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂p（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的asa一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、asa一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出ash系列、asp系列和ab系列产品，其中asa系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；asb系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；ash和asp系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的hz一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、ch（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的ic一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的sh系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如sh一102（季铵盐型两性表面活性剂）、sh一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），sh抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所jh一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；

河南大学开发的kf系列等，如kf一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、kf-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂tm系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。 

从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。 

 

三、结语 

 

我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。 

（一）加大新品种开发力度 

近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂；用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯；用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。 

（二）加快复

合抗静电剂和母粒的研究与生产 

今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配，向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料，如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾，国内要加快抗静电母粒的开发与研究，促进我国抗静电剂工业发展。 

 

参考文献： 

[1]高绪珊、童俨，导电纤维及抗静电纤维[m]．北京：纺织工业出版社，1991．148154． 

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[关键词] 防火涂料 阻燃机理 评估方法

随着高分子材料在各种场合的广泛应用,火灾的潜在危险也在增加,许多建筑物构件在高温下失去荷载能力导致建筑物坍塌,给人们生命财产造成巨大损失。防火涂料涂覆于物体表面,在遇火时涂膜本身难燃或不燃,对基材有较好的保护作用,为灭火和人员撤离赢得了时间。因此对它的研究和应用已引起了世界各国的高度重视。

一、防火涂料阻燃机理研究

关于防火涂料阻燃机理的报道较少,而且主要是一些定性的讨论,但从防火涂料研究和生产单位在实行工作中遇到的一些问题来看,对防火涂料的阻燃机理进行研究势在必行,其理论意义和实际意义都非常重大。

1.非膨胀型防火涂料的阻燃机理

防火涂料在燃烧中吸收大量的热量,使温度难以上升,其自身不燃烧并形成一层隔绝氧气的釉状保护层,对物体起到一定的保护作用,但隔热性能较差。

2.膨胀型防火涂料的阻燃机理

膨胀型防火涂料平常保持普通涂膜状态,遇火时,涂层发生软化熔融,膨胀形成海绵状或蜂窝状炭化层。对磷-氮-炭的防火膨胀体系用热分析(TG和DTA)、扫描电镜(SEM)能谱仪(EDS)和X 射线衍射(XRD)等方法研究得到如下结论:脱水成炭剂(APP)受热分解生成酸;多羟基碳化剂(季戊四醇)在酸的催化下脱水分解成炭;基料中树脂受热熔融在发泡剂(三聚氰胺)的作用下膨胀发泡,同时进一步形成炭化层。根据 X 射线衍射图分析表明,这种炭化层属于无定型炭结构,其实质是石墨的微晶体,所以一旦形成这种泡沫状炭化层,其本身很难燃烧,又有很好的隔氧、隔热作用,有效的阻止燃烧继续进行。

3.防火涂料的阻燃机理有以下几种

凝集相界面反应的阻滞;能阻滞气体燃烧的气体阻燃剂的气相反应;阻燃剂吸热分解或吸热气体反应对燃烧的阻滞;产生能稀释气相反应物浓度的不燃气体;形成能阻碍对底材供热或阻滞反应物转移至火焰区域的隔离区。

二、防火涂料的评估方法研究

产品的标准和方法标准给防火涂料的研究开发、推广应用和产品质量监督管理提供统一的技术依据。但由于材料在温度条件下的复杂性,单一的评价方法很难表征防火涂料的阻燃特性,特别是随着科学技术的发展,对阻燃材料的评估的目标是力求实验结果与实际情况之间具有较好的关联性。

为了全面的表征一项阻燃产品,从阻燃体系的各种原材料开始到阻燃制成品在不同环境条件下,在不同温度受热条件下,直至不同燃烧状态下的气相和凝聚相的分解产物都要进行分析,并进行与实际使用性能有关的评价,即要从阻燃产品的外观色泽开始,直至分解气体的毒性都要进行分析、鉴定和评价。因此,必须综合地运用各种分析测试方法。

先进的涂料检测技术目前对防火涂料的常规检权在于外观、颜色、光泽、粘度、表干时间、固体含量、硬度、冲击强度、粘结强度、耐水性等宏观检测来评价防火涂料性能。将X射线分为析仪、X射线光电子光谱仪、自动电子光谱仪、离子微分析仪、富里叶红外光谱、紫外光谱仪、红外光谱仪、核磁红振仪、色差计、锥形量热仪、热分析仪、扫描点镜现代化仪器用于涂膜性能测验,可深入到内部测验试结构和界面状态,进行微观控制,对研究产品的阻染机理,产品配方的设计、研制、改性,产品烟和毒性气体的释放、火模型化研究以及高分字产品阻燃的研究、开发和应用具有很大的促进作用。

三、防火涂料的发展方向

防火涂料关键部分是阻燃剂,近年来,阻燃技术的研究和阻燃产品的开发应用已受到各界重视。主要的发展方向有:

1.开发多效、高效、低水溶性脱水成炭催化剂和发泡剂。

2.多种阻燃剂协同作用合理搭配。

3.环保型防火涂料

目前保护环境、节约能源的呼声越来越高,防火涂料也随着整个涂料工业向节能、底污染、高性能方向发展。水性涂料由于无毒安全、节约资源、保护环境、成为建筑涂料发展主要方向,也将是涂料品种革的最终归宿。坚持发展水性防火涂料,尽量减少或避免因生产、施工或燃烧造成环境污染和人身危害,研制水星膨胀型防火涂料将成为主要发展方向,同时着眼与一步提高涂层的耐水性、防火性及装饰性。

4.膨胀型和非膨胀型防火涂料相结合

配方中既含有膨胀型组分,又含有较多耐火填料组分,还假如高熔点的无机纤维等,使涂料在高温火焰作用下形成低膨胀率的高强灰化层,确保膨胀涂层长时间耐火隔热而不脱落。例如。LB 钢结构膨胀型防火涂料就采用无机和有机复合粘结剂。而在P――C――N膨胀防火体系中加入新型耐火绝热材料,起到“晶核”和“钢筋”的作用。

5.采用辐射交联、等离子改性接枝等技术进行高分子材料阻燃改性研究。国内外在阻燃剂方面努力向超细化、微胶囊化、表面处理、协同增效复合化等方面进行产品开发。新型卤系阻燃剂的发展趋势是提取高分子量,改进分子结构,添加防滴落助剂,提高耐热性、耐喷霜性、加工性和卫生安全性,同时找寻多溴二苯醚的代用品也将受到重视。

随着有机合成材料的大量应用,其难燃化问题也日益突出。含卤素等难燃化的有机聚合物往往导致材料的物性变劣,使用寿命缩短、价格提高。采取在其表面涂覆防火涂料的办法来进行防火保护,不但能保持原来有机合成材料的优良性能,而且经济适用。另外,防火涂料在有机合成材料上的应用也有广阔的前景。

参考文献:

[1]徐晓楠新一代估计方法――锥形良量热仪(CONE)法在材料阻燃研究中的应用,中国安全学,2003.13(1):19-22

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关键词：氯化聚乙烯 用途 生产方法

1 引言

对于氯化聚乙烯（CPE）来讲，它是由聚乙烯（PE）经氯化制得的一种高分子材料。根据其含氯量、残余结晶度及其它技术特征，CPE产品可分为树脂型和橡胶型。性能与所用原料聚乙烯的分子质量、产品中氯含量及分子结构有关。CPE分子结构中不含不饱和双键并接入含氯基团，且氯原子也是沿着聚乙烯链无规分布在分子结构中，所以产品具有稳定的化学结构，优良的耐热、耐老化性、阻燃性、耐寒性、耐油性、耐候性、自由着色性、耐化学药品性、耐臭氧性和电绝缘性及良好的相容性和加工性等。它在塑料、建材、电气、医药、农业、橡胶、油漆、颜料、轮船、造纸、纺织、包装及涂料等行业都具有广泛的应用，其开发利用前景非常广阔。

2 CPE的主要用途

CPE作为一种新型的高分子材料，在塑料、建材、电气、医学、农业、橡胶、油漆、颜料、轮船、造纸，纺织、包装、涂料以及钢材等诸多领域有着广泛的应用。

1）在塑料中的应用。由于CPE和各种高分子材料具有良好的相容性，可作为聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）等塑料的改性剂。CPE作为硬质PVC的改性剂，可以改善PVC的抗冲击性、耐候性和加工性，制造挤出片材、管材、建材、板材、注射管材和电器零部件等。CPE作为软质或半硬质PVC改性剂，也可改善其耐湿性、电气性、手感性和加工性，被用于制作电线、家电外壳、防腐衬里、电器零部件、电缆护套、软管、垫圈、电工胶布、防水卷材、薄膜和粘胶带等。经CPE改性的PVC，脆性温度可低到-40℃，且耐候性、耐热性和化学稳定性也远远超过用其它产品改性的PVC，因此在建材、水利、通讯等行业广泛应用。

2）在涂料中的应用。从分子量为几千、含氯量为60%到分子量为数万乃至几十万，含氯量为30%-50%的CPE都可用于涂料。它广泛用于船底涂料、化工厂钢架、桥梁、贮槽等金属构件的防锈涂料。也可制成溶液涂料、乳液涂料和粉末涂料，用于橡胶、塑料、纤维和金属材料的涂层和地板涂料等。

3）在橡胶中应用。CPE与乙丙橡胶（EPR）、天然橡胶（NR）、异戊橡胶（IR）、丁苯橡胶（SBR）、丁腈橡胶（NBR）和聚氨酯（Pu）等有良好的相容性，掺混后可提高各类橡胶的加工性能及改善物理机械性能。改性的橡胶可制成电线、软管、密封材料、垫圈、机器配件及阻燃运输带等。CPE作为基料制得的硫化橡胶在耐磨损、介电性能、耐热、耐老化、耐油性等方面比氯丁橡胶好，类似于乙丙橡胶、天然胶、异戊胶和丁腈橡胶，成本低于氯丁橡胶、丁腈橡胶。主要用于电线电缆工业、汽车工业、耐高温耐油胶管、软管、传动带及运输带等。CPE还可与普通橡胶共混加工，使加工出的橡胶制品具有强度高、耐磨耗、耐热、耐化学药品、难燃自熄、耐低温等优良性能。

4）在防水卷材中的应用。CPE可用作防水卷材，性能与氯磺化聚乙烯（CSM）、乙丙橡胶（EPDM）防水卷材性能相似，-30℃至-20℃仍能保持良好的弹性。

5）在各种接枝共聚物中的应用。CPE可以通过接枝共聚的方法制备VC―CPE和ACS。而ACS是一种性能优良的新型工程塑料，阻燃性、耐候性能均优于ABS树脂，被用于汽车、轮船、建筑材料和家用电器等上。

6）其它应用。CPE加到燃料油中可降低凝固点，充当齿轮油的添加剂可提高油的耐压能力，添加到切削油、钻孔油中可提高工具的使用寿命；CPE可用于制造橡塑共混仿革鞋底、微孔鞋底、仿牛皮鞋底、建筑用防水胶片、耐酸耐油胶管胶辊、阻燃高压帽和难燃耐磨输送胶带等。

3 CPE生产方法

CPE的生产方法主要有水相悬浮氯化法、溶剂法、固相氯化法和盐酸相悬浮氯化法几种。工业生产方法主要采用水相悬浮氯化法。

1）水相悬浮氯化法。该法由德国赫斯特公司首先开发成功，在5%-20%PE水悬浮液，6-8%氯化铵（或硫酸）水悬浮液或0.5%-2.0%氯化钙悬浮液中氯化，反应到所要求的氯含量后，停止通氯。经离心或过滤分离得到CPE产品。氯化过程中加入溶胀剂、防粘剂、分散剂、引发剂、消泡剂和防静电剂。为了防止颗粒附聚、氯化不均匀，也可采用二步法进行氯化。第一步在低于HDPE软化点（110℃）的温度下氯化，氯含量达到10%-20%时，在140℃进行第二步氯化。若要制得氯含量大于6O%的CPE可采用三步法。水相悬浮法CPE产品的氯分散均匀性决定于原料PE的粉碎程度，采用高分散聚乙烯，在1MPa压力下进行氯化，可制得氯化程度高且均匀稳定的CPE产品。该法是目前国内外生产CPE的主要方法。优点：具有操作平稳、氯气利用率高，产品含量稳定，后处理容易，对设备要求较低，生产成本低，产品质量好，适用于大规模生产。缺点：由于用水作为氯化介质，副产的大量稀盐酸回收利用困难，只能用碱或石灰等中和后排放（浪费资源，增加生产费用）；该工艺废水排放量大，设备腐蚀严重，产品易变色。

2）溶剂氯化法。该法是工业生产CPE最早方法，由英国ICI化学公司研发成功。它是在一定压力和温度下，将聚乙烯树脂（PE）溶解在卤代烷烃、氯苯等有机溶剂中，加入引发剂，升温通氯进行反应得到产品。优点：工艺条件温和，操作工艺成熟，所得CPE产品的氯含量可达60%-90%，产品中氯分布较均匀。可用于生产高氯含量及高结晶度的CPE产品。缺点：使用的溶剂对人体有毒，对大气臭氧层易造成破坏，环境污染严重、溶剂回收和产品后处理工艺繁杂，设备费用高、产品中残留的溶剂难于除净，影响产品的质量和用途；生产效率低，不宜大规模生产（已淘汰）。

3）固相氯化法。用氯气或氯和氮的混合气作氯化剂对固体高密度聚乙烯进行氯化，用季铵盐类作防静电剂。先在大于l10℃进行氯化，后在l10-140℃继续氯化到要求的氯含量。该工艺是在干燥的反应体系中进行的，因此设备腐蚀性小，后处理工艺相对简单，并且此氯化工艺既适用于氯化高密度聚乙烯，同时也适用于氯化低密度聚乙烯。低密度的须将低密度的聚乙烯经过特殊处理，使它变成溶胀状态后才能氯化。所以，该法已成为当前国内外聚乙烯氯化改性的研究方向。它又可分搅拌床和流化床两种生产工艺：①搅拌床固相氯化工艺。它是将高密度聚乙烯粉末以固相投入搅拌式反应釜中，在搅拌状态下通入氯气，能获得含氯量不等的产品。②沸腾床固相氯化工艺。该工艺是在沸腾床反应器中使聚乙烯粉固体颗粒悬浮于氯气气流之中，在一定温度和引发剂存在的条件下，发生氯化反应生成CPE。该氯化工艺可根据用户的需求，生产不同氯化程度、不同粘度指标的CPE产品。

4）盐酸相悬浮氯化法。该法是水相悬浮氯化法的一种改进工艺，由德国赫斯特公司开发成功。聚乙烯在配料槽中用20%左右的盐酸配制成盐酸相悬浮液，进入氯化釜。在冷却/加热系统精确控制下，按预定的程序通入液氯进行氯化反应。反应完成后，用平面转盘真空过滤机连续脱酸，洗涤出料，脱出的25%盐酸一部分循环，另部分可作为商品出售。脱酸后的湿料连续进入哈氏合金螺杆筛网离心机，经干燥等工序处理后得成品。优点：该法省去了水洗和破洗两道工序，节能效果显著，所得产品白度高，颗粒均匀，含氯量均匀，不含盐；因采用特殊通氯方式，避免了氯气对搪瓷反应釜的气蚀现象，使得反应釜寿命提高；能回收25%的副产品盐酸，废水排放量也少。缺点：对后处理设备的要求高，投资较大。该法是目前世界上CPE生产最先进的工艺，山东维坊亚星集团有限公司已引进应用该技术。

参考文献

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光稳定剂是抑制或减缓由光氧化作用引起的高分子材料发生降解的助剂。随着高分子合成材料的快速发展，尤其是合成材料在户外应用的日益增加，光稳定剂已成为塑料助剂的重要类别，主要应用于塑料、涂料、橡胶、化学纤维、胶黏剂等高分子材料及其他特种高分子材料。

光稳定剂按其作用机理可分为4类：①自由基捕获剂，主要是受阻胺类光稳定剂；②紫外线吸收剂，按化学结构分主要有二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类和水杨酸酯类；③猝灭剂；④光屏蔽剂。其中紫外线吸收剂作为光稳定剂的重要品种，其作用机理在于能强烈地吸收照射于材料表面的紫外线，并将能量转变为无害的热能释放。其优点在于能有效地吸收紫外线，并且具有良好的热稳定性和光稳定性。紫外线吸收剂已成为光稳定剂主要发展方向之一。

二、光稳定剂行业市场

2014年，全球塑料助剂产量和消费量近1300万吨，其中增塑剂占全球塑料助剂总量的近60%；阻燃剂占全球塑料助剂总量的15%以上；热稳定剂占8%，其他依次为冲击改性剂与加工改良剂、剂、抗氧化剂、发泡剂、抗静电剂和光稳定剂。

2014年，全球光稳定剂的总消费类和总产量在5.5万吨，占全球塑料助剂总量不到0.5%，但光稳定剂消费额约占塑料助剂市场的8%。目前，苯并三唑类紫外线吸收剂全球消费量预计在2.5-3万吨。美国、欧洲、中国、日本为主要消费国，其中美国消费量占全球总消费量20%，欧洲占25%，中国占15%，日本占8%，其他国家光稳定剂消费量占全球32%。美国、欧洲、日本光稳定剂消费年均增长率在0.5%-3%左右，我国光稳定剂消费年均增长超过8%。

根据MarketsandMarkets，2014-2019年期间，全球塑料助剂市场复合年增长率预计将达5%，至2019年达455亿美元。在2013年，亚太主导塑料助剂市场，所占市场份额超过40%.就国家而言，至2019年中国对塑料助剂的消费量在全球将居首，至2019年，全球光稳定剂市场消费量将达36亿美元。美国目前是全球最大的塑料助剂消费国，但在不久的将来预计将被中国超越。

三、国内光稳定剂产业情况

我国60年代开始苯并三氮唑系列紫外线吸收剂的研发，天津合成材料研究所是国内从事该行业研究的研发单位，根据其研发成果，曾在天津力生化工厂建立UV-327中试装置，并开始中试生产。而后天津合成材料研究所对系列产品进行了较为系统的研究开发，90年代以后，紫外线吸收剂行业在我国获得了快速的发展，形成了一批具有较强竞争力的生产企业。

目前，我国虽然形成较为齐全的产品系列，但普遍存在装备水平低下，三废处理技术欠缺的问题。特别是三废处理问题，是长期困扰我国该行业发展的关键问题，这也是我国该行业均分布在沿海及宁夏的原因。但随着环保意识的加强以及全国环保一盘棋的推进，整个行业将面临严峻的挑战。2013年江苏某知名企业就因为偷排废水，负责人已被刑拘。

国外主要光稳定剂企业是德国巴斯夫、美国氰特、韩国松原集团、日本旭电化、城北化学等，苯并三唑类光稳定剂国外主要是巴斯夫生产，工厂分布在德国兰佩海泽姆和日本东京。国内年产能千吨级企业主要有十来家，具体如下表：

近几年光稳定剂行业供给和需求市场没有大的变化，价格相对稳定，但随着国内对化工企业三废排放要求的提高，一些不达标企业只能停止生产，或者减少产量，导致价格略有上升，对废水的处理也增加了企业成本，当然也随着石油化工下游原料成本的下降，转移了部分增加的成本。目前该行业总体毛利在30%左右，净利润率10%左右。

国内产品出口比例在70-80%，因这类产品没有专门的税则号，具体出口数据统计难度大。

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我国发展支持节能减排的化工新材料，主要是发展以下3类：高性能化、功能化通用聚合物材料，节约能源提高能效的化工新材料以及利用可再生能源的新材料。1.发展高性能化和功能化通用聚合物材料发展支持节能减排的化工新材料，首先是要发展高性能化、功能化通用聚合物材料，提高通用聚合物材料的性能，实现材料使用减量化，延长材料使用寿命。例如有机高分子材料就是一种高能量密度材料，其中通用聚合物材料产量大，应用面广。2011年，我国仅聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯-丁二烯-苯二烯（ABS）等合成树脂的产量达到4798万t。提高材料的性能和功能化水平，对材料使用合理化、减量化、延长使用寿命有重要作用，可以明显减少凝结在材料中的资源和能源消耗，如现代农业中使用地膜通过提高强度减薄一半，大棚膜寿命延长一倍，其节材节能效果就高达50%。通用聚合物材料高性能化、功能化的技术路线主要有以下4种：①增加或改变共聚单体或调整共聚单体的比例。如气相法或溶液法聚乙烯用丁烯-1做共聚单体改变成用己烯或辛烯共聚；丙烯与丁烯共聚生产高透明丙-丁共聚聚丙烯；调节醋酸乙烯含量，生产各种比例乙烯-醋酸乙烯共聚物。②开发新催化体系或改进现有的催化体系。如开发新外给电子体与氢气和共聚单体共同调节聚丙烯的分子结构，生产新牌号聚丙烯材料；采用茂金属催化体系取代齐格勒-纳塔催化体系，生产新牌号聚乙烯、聚丙烯产品。③开发新聚合工艺与反应器实现传统合成材料的高性能化。如双反应器或多反应器串联工艺，生产双峰分布的性能更优异的聚烯烃产品；采用气相法带预聚合的卧式反应器串联工艺以更低的能耗生产均聚、无规共聚、共聚聚丙烯，尤其共聚产品分子链中允许有更高的橡胶相含量，因此有更高的抗冲击性能；开发溶液聚合工艺生产具有优异耐热性、强度、韧性的聚丁烯-1；采用溶液聚合工艺生产的丁苯橡胶也是一种适合生产节能环保轮胎的新胶种。④共混或接枝改性提升通用聚合物合成材料的性能。如2种或多种聚合物共混改性；纳米材料共混改性；聚合物接枝改性。2.发展节约能源提高能效的化工新材料我国单位GDP的能源消耗与国外先进水平有明显差距（见表3）。这与我国产业结构中第三产业比例低有关，更和我国能源使用效率低有关。为此，发展节约能源提高能效的化工材料应该受到重视，主要包括：提高汽车能效的化工新材料、建筑物节能材料和低能耗照明灯具材料。（1）提高汽车能效的化工新材料提高汽车能效的化工新材料有：汽车轻量化的化工新材料、高性能用材料和绿色轮胎用合成橡胶材料。①汽车轻量化的化工新材料包括低成本碳纤维及其热固性和热塑性复合材料，塑料油箱专用的聚乙烯、EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物），替代挡风玻璃的高透光、高强、高韧聚合物，汽车专用聚丙烯等各种合成树脂材料。②高性能用材料包括聚-烯烃类、茂金属聚-烯烃、烷基萘等基础油，以及改进油粘度指数、耐磨性、氧化安定性等性能的各类添加剂。③绿色轮胎用合成橡胶材料包括可降低轮胎滚动阻力、提高耐磨性和抗湿滑性的绿色轮胎用合成橡胶材料，包括溶聚丁苯橡胶、稀土异戊橡胶、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯共聚的集成橡胶等。（2）建筑物节能材料建筑物节能材料包括：适合建筑物隔热保温的聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等基材；无公害阻燃技术生产的聚合物发泡墙体材料；长寿命隔热隔音建筑物门窗结构材料、密封材料。（3）低能耗照明灯具材料低能耗照明灯具材料包括：白色发光二极管（LED）材料、有机光半导体（OLED）材料。①白光LED材料在LED材料中，与太阳光一致的白光LED用途最广泛。白光LED用荧光粉用绿、蓝、红三色荧光粉混配而成。要求开发具备高辉度、高演色性、温度消光特性和良好的色彩再现性的三色荧光粉。②OLED材料OLED材料主要包括：OLED照明用耐老化底衬薄膜、有机发光材料、高透光耐老化面层薄膜。3.发展利用可再生能源的新材料利用可再生能源的新材料主要包括：太阳能热发电用材料、太阳能光伏电池材料、风力发电用材料和储能材料。（1）太阳能热发电用材料太阳能热发电用材料包括：可替代玻璃的耐老化、高强度、高韧性聚合物基材，涂敷用反射层材料。（2）太阳能光伏电池材料太阳能光伏电池材料包括：电池效率更高（＞20%）的晶硅材料；长寿命的组件材料，如可以替代玻璃或金属的更低成本的轻量化、耐老化聚合物材料；有机薄膜太阳能材料，如耐光热老化的背板薄膜材料，有机光电转换材料，耐老化光学薄膜和封装材料等。（3）风力发电用材料目前，风力发电呈现出了发电机功率越来越大、海上风电场快速发展、叶片长度不断增加（已达120m）以及材料从玻璃纤维向碳纤维转化等特点。适应风电发展，要开发以下化工新材料：复合材料用新型树脂材料，如环氧树脂聚双环戊二烯树脂；风力发电机用高性能绝缘材料、材料、密封材料；海上风电机组防腐涂层材料。（4）储能材料由于太阳能发电和风力发电的突出问题——电力输出不稳定，对电网的安全可靠运行影响大，所以发展分散式电能储存装备是一项可行措施。钠硫电池、全钒电池、锂电池是适合不稳定电能储存的3种主要的分散式储能装置，电池材料包括电解液、负极材料、正极材料、隔膜材料。为了适合储能或动力性要求，电池要不断提升能量密度、缩短充放电时间、提高循环寿命、改善安全性，因此必须不断改善材料性能，开发新材料和新体系电池，如锂硫电池、锂空电池等。

二、发展服务环境保护的化工新材料

我国发展服务环境保护的化工新材料，主要是要发展用于废气处理的新材料，发展用于污水深度处理实现污水回用的膜材料和脱除污水中难降解有机物和重金属的材料，以及发展生物基可降解的高分子材料。1.发展用于废气处理的新材料我国在治理大气污染的过程中，必须高度重视工业过程排放气中烟尘、SO2、NOx、微量有机物的深度脱除。2012年我国消费煤炭35.15亿t，其中发电用煤占49%，其余大部分用于工业窑炉。目前，全国500多万台工业窑炉中95%使用煤炭做燃料，煤炭燃烧产生的烟气中有一定量颗粒污染物、SO2、NOx，因此，烟气深度除尘、脱硫、脱硝是治理大气污染的最重要措施。此外，一些工业过程也会产生含尘尾气，必须进行除尘处理；一些工业过程还会有含有微量有机物的尾气排放。汽车尾气中会有微量没有充分燃烧的烃类和一氧化碳。（1）重视开发过滤除尘材料为了满足工业过程排放气体除尘的要求，必须要重视开发和发展适合不同温度环境的过滤除尘材料，如芳纶、芳砜纶、聚酰亚胺纤维，以及与纤维织物复合的多孔聚四氟乙烯薄膜。（2）重视开发新型脱硝催化材料为了实现工业过程尾气的深度脱硝，要重视新型脱硝催化材料的开发与生产，包括适合不同温度尤其是低温条件下具有高活性的脱NOx催化剂、高效脱NOx催化剂的低阻力降载体。（3）重视开发工业过程排放气及汽车尾气净化材料工业过程排放气中有机污染物及汽车尾气净化材料，包括：催化燃烧法脱除工业排放气中微量有机物的高活性催化剂，尤其在低温下具有良好活性的催化剂；能满足第5阶段、第6阶段汽车尾气排放要求和低贵金属含量的汽车尾气高效转化催化剂及载体。2.发展污水处理材料我国淡水资源总量为28000亿m3，仅占全球6%，人均占有2200m3，为世界平均水平的1/4，美国的1/5，列世界第109位。我国水资源的时间空间分布又很不均匀，北方地区淡水资源只有南方的1/4，全国有45%的国土面积年降水量小于400mm，且降水集中在6～9月，属干旱缺水地区，全国669个大中城市有400多个城市常年淡水不足，严重缺水城市有108个，北京人均占有水资源量仅为世界人均的1/13，还不如一些干旱的阿拉伯国家。我国不仅水资源十分贫乏，而且还有大量的工业污水、养殖业污水和生活污水。为此，我国要针对自身水体污染的现状、实现污水深度处理回用的要求，发展用于水处理化工新材料。诸如，我国要开发用于污水深度处理、实现污水回用的膜材料，发展脱除污水中难降解有机物和重金属的材料。（1）水处理膜材料水处理膜材料，包括提高污水处理效率的膜生物反应器用膜材料、污水深度处理用膜材料。在污水的深度处理方面，超滤与反渗透结合可以对污水深度处理，实现污水回用；另外，要发展高通量、高选择性的超滤膜、反渗透膜，包括膜用材料（如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺）和膜的骨架织物材料、膜组件材料。（2）脱除污水中难降解有机物和重金属的材料脱除污水中难降解有机物和重金属的材料，包括可见光条件下催化分解废水中有机物的石墨烯基催化材料（石墨烯-ZnFe2O4）、可脱除水中重金属和有机小分子的纳米纤维亲和膜。3.发展可降解生物基材料通用塑料的使用带来了白色污染，而开发生物基可降解高分子材料是消除白色污染的重要途径。生物基可降解高分子材料主要有以下3类：（1）聚乳酸聚乳酸是利用生物质生产的可降解聚合物中生物碳利用率最高的高分子材料，被称为21世纪最有发展前景的高分子材料。但是，聚乳酸存在玻璃化温度低、加工过程容易降解、热性能差等缺点。近年的研究已发现，在聚L-乳酸中掺入少量聚D-乳酸可以解决热性能差的缺陷，提高聚乳酸的使用性能。（2）聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸对苯二甲酸丁二酯(PBTS)利用生物质生产丁二酸，丁二酸加氢生成丁二醇，利用丁二酸、丁二醇和PTA作为单体生产的PBS、PBTS，是使用性能较好的生物基高分子材料。（3）其他除了以上2类可降解生物基材料，还有利用生物质或部分利用生物质资源的新型可降解高分子材料，如聚羟基脂肪酸酯（PHA），CO2和环氧丙烷、环氧乙烷共聚得到的脂肪族聚碳酸酯、聚-己内酯（PCL），PCL改性聚合物。

三、我国化工新材料发展中存在的问题与对策

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关键词：纺织子管 聚合物 管道资源

1、纺织子管的发展

随着通讯运营商网络规模的不断拓展,业务多元化的变化,传输资源的需求也在迅猛增长,局部网络资源紧缺的问题逐步呈现,尤其以管道这种不易获得的战略资源更加明显,如果不尽快予以解决,将会影响业务的持续发展。同时城市管理越来越严格和规范,使得新建管道引起的道路开挖受到越来越多的外界干扰和政策限制,管道建设造价逐年攀升,使得现有管道的管孔资源已日渐紧张。如何进一步开展节能,提升现有管道资源的利用率成为目前面临的非常迫切问题。

纺织子管是美利肯公司的一个专利产品,1997年开始进行商业应用,最初的设想是由当地的运营商提出的,之后渐渐成熟逐步推广,目前在美国、日本、韩国、东南亚和欧洲等国家有广泛的应用,2006年进入中国市场,在电信、移动、联通等通信运营商中也都逐步开始推广应用。

2、纺织子管的概念

纺织子管是一种用高分子材料编织成网状的柔性子管,因为其外观和手感像编织品而得名。其主材料选用聚酯和尼龙,这两种聚合物的结合,提供了出众的强度、韧耐磨蚀和温度变化等通常特性,具有优越力学性能和耐化工特性,不受土壤中的生化侵袭而降低性能。纺织子管内部含一根牵引绳,可用来牵引、布放光缆,它没有卷曲记忆,且内表面涂有剂,以减少牵引阻力。

纺织子管专门为通信线缆的敷设而设计的,因其外观和材料结构为纺织品而得名,每条纺织子管有1-2或3孔。纺织子管是光电缆敷设领域的一项重大技术革新,在管道建设中节约成本,能适合于各种不同的电缆敷设环境,不仅能将穿放的电缆分隔,在穿拉过程中能降低电缆表面的摩擦损伤,更重要的是能充分提高管道的利用率,降低材料费用,缩减工程费用开支。

3、纺织子管的特点

纺织子管作为一种新型材质的管材,专门为通信线缆的铺设而设计的。纺织子管可以提高管道的利用效率,从而降低管道建设成本。另外纺织子管还具有柔韧性好,敷设快捷,施工方便,防盗窃（不可回收）等特点。纺织子管在地下管道占用空间小,所以在同一个管道中可以布放更多的缆线,从而节省管道资源,尤其是在城市中心及一些关键路段。缺点是怕紫外线,这类产品是由高分子聚脂面料制成,所以它只适合在地下管道、桥梁或室内应用,不适用于室外引上。适用于空管道、已有电缆或PE子管的老管道、甚至小孔径的梅花管或PE子管。

4、纺织子管的用途

目前纺织子管已经用于:中国电信,中国移动,中国联通等管线工程中。

(1)铺设在已布线缆管道中:用纺织子管,可以在已有的线缆之间挤出空隙布置新的光,电缆。这给通信网络建设者带来了:充分挖掘和利用现有的管道资源,减少材料成本和人力成本,避免可能的道路开挖申请,减少交通和环境影响,节省工程时间和工程费用。

(2)铺设在空管中（塑料外管）:用传统的方式,外管的利用率为12%。用纺织子管的方式,外管利用率为45% 好处为:节省了外管资源,降低了工程建筑成本,节省了地下空间,保留了未来发展的空间,提高通信管道的利用率达300%。

5、子管的性能比较

随着管线工程业务的发展,难免要在现有的基础上增加线缆。在现有的子管铺设中再增加线缆是一个不可以解决的问题。必须重新开挖道路,重新投入一样的工程造价,地埋本身工程造价高,加上塑料管的两次拉绳拉线的人工的费用,国家要付出更多的人力、物力、财力。另外就是在线缆弯曲或者特殊变向时,因为它的物理性质子管不能随着线缆走,必须线缆随子管。且在施工中切割焊接有灰尘,搬运重也多增加费用。

为了解决以上技术上的缺陷,纺织子管可以填补空白。提供网状的管道线缆套:由耐腐朽、耐高温、耐磨损、抗紫外线、阻燃的高分子材料聚合制成;具有很高的强度、韧性,可以折叠,可以跟线缆走向随意弯曲;结构简单创新、组合多样、单孔、多孔均可,可以用于不同规格的线缆;高分子聚合物管套不会和纤维、金属、钢管／塑管内的其它元素起反应;使用寿命长在30年以上,施工前防紫外线的外层包装,更有效防老化,延长网套的使用寿命;假如没有外界的影响,寿命可以达到百年以上;节省利用地下有限管位,充分利用管道空间;在拉绳上记有米数标识可以清楚的看在施工过程光缆的进程;在网套上也有标记可以在铺设时知道所需的光缆数量;高分子聚合物网套还在上面标颜色（红、黄、蓝）,以便于区别线缆。也可以根据客户的特殊要求定制颜色;在制造过程中已把拉线缆的绳子做到管套里面,可以直接把线缆从这头拉到另一头无须再次拉绳拉线,比子管内穿绳拉线缆节约三分之二时间,省去二次拉缆线的费用,施工简便轻松;集成网状的管套,节约材料成本,减轻重量减轻运输成本,减轻施工搬运笨重,可以随意取长短,剪切方便无灰尘。

但由于纺织子管价格比塑料管高,塑料子管产业有多大的利益关系在里面,所以目前来说推广纺织子管不是件容易的事。不过目前在国内已有一线大城市已经全面在使用,所以使用纺织子管是大势所趋,大量代替塑料子管指日可待。

参考文献

[1] Jyboson.光缆管道应用新方案:纺织子管.通信工程与建设.通信人家园论坛,2010.01.

[2]严厚群等.纺织子管在通信管道中的应用[A].中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集[C],2009.