氫氧化鎂阻燃劑：技術(shù)打破壟斷 產(chǎn)業(yè)道阻且長(cháng)
- 發(fā)布時(shí)間：2019-05-10 05-10 16:54 作者：康阜新材料
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氫氧化鎂是一種新型填充型阻燃劑，通過(guò)受熱分解時(shí)釋放出結合水，吸收大量的潛熱，來(lái)降低它所填充的合成材料在火焰中的表面溫度，具有抑制聚合物分解和對所產(chǎn)生的可燃氣體進(jìn)行冷卻的作用。
長(cháng)期以來(lái)，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(jìn)口約3萬(wàn)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(xiàn)電纜等領(lǐng)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)權的氫氧化鎂阻燃劑的產(chǎn)業(yè)化之路正在逐步鋪開(kāi)。
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(shí)它分解時(shí)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(lǐng)域，國外如美國、日本、歐盟無(wú)機阻燃劑用量超過(guò)64%，中國才占到8%。
“氫氧化鎂作為無(wú)機阻燃劑，不僅能夠阻燃而且能夠抑煙。在火災中，超過(guò)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(shí)的煙密度，降低人們被嗆死的風(fēng)險?！敝锌圃呵嗪｛}湖所研究員李麗娟向《中國科學(xué)報》記者介紹，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(huì )形成一層氧化鎂薄膜，該薄膜耐高溫，可以阻止進(jìn)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(shí)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(chǎng)、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用得并不多?！崩铥惥暾f(shuō)。
據介紹，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，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(chē)廂的材料中?！霸诟叨说慕^緣材料中，氫氧化鎂的純度要達到99%以上，才能滿(mǎn)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(shí)現對氫氧化鎂阻燃劑的形貌、粒徑等參數的嚴格控制?！崩铥惥暾f(shuō)。
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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只有實(shí)現了對形貌、粒徑、粒徑、純度、白度這五個(gè)方面參數的精確控制，才能做出和進(jìn)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(chǎng)仍主要被來(lái)自美國、日本、以色列的5家廠(chǎng)商所壟斷，每噸產(chǎn)品的價(jià)值，從2.4萬(wàn)元到3.7萬(wàn)元不等。然而，經(jīng)過(guò)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(chǎng)商所壟斷的局面。
偶然中的靈感
與氫氧化鎂阻燃劑的結緣，在李麗娟看來(lái)，“基本是一個(gè)巧合”。
在一次偶然的商業(yè)會(huì )談中，青海昆侖鎂鹽公司的負責人說(shuō)，他們原來(lái)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(jìn)展不大，他對李麗娟隨口一問(wèn)：“你們青海鹽湖所是否能研發(fā)這樣的產(chǎn)品？”
回憶起當時(shí)的情景，李麗娟說(shuō)：“要提高氫氧化鎂的純度，進(jìn)行合成當然沒(méi)問(wèn)題，但能不能研發(fā)出合格的阻燃劑在當時(shí)還是未知數。不過(guò)，我們一直在從事鋰的相關(guān)工作，鎂和鋰的化學(xué)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?！?/p>
經(jīng)過(guò)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(wàn)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(gè)“大項目”，但李麗娟十分上心。她開(kāi)始查閱大量外文文獻，發(fā)現可以通過(guò)添加添加劑來(lái)控制氫氧化鎂產(chǎn)品形貌。當時(shí)她靈光一現——能不能把氫氧化鋁加進(jìn)去，來(lái)控制氫氧化鎂產(chǎn)品的形貌？
功夫不負有心人。實(shí)驗結果顯示非常成功。2006年，經(jīng)過(guò)一系列研發(fā)工作，他們將樣品寄到美國相關(guān)的公司進(jìn)行檢驗。
“美國方面出具報告顯示，產(chǎn)品的純度等參數都達標，但是白度不達標，那時(shí)候我們還沒(méi)有白度的概念。除此之外，產(chǎn)品的粒徑也太大?！崩铥惥暾f(shuō)，“當時(shí)恰逢中科院理化所的研究人員來(lái)鹽湖所交流，我知道理化所在感光材料領(lǐng)域很有優(yōu)勢，在合成納米材料方面技術(shù)實(shí)力很強，于是，我們團隊和理化所進(jìn)行了溝通?！苯?jīng)過(guò)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(gè)時(shí)候，我們的產(chǎn)品基本定型，但是在黑點(diǎn)控制等方面還有一些小瑕疵，但這都可以通過(guò)后續的質(zhì)量控制來(lái)克服?！崩铥惥杲榻B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(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項目，繼續進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。后來(lái)，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(jìn)行合作，在車(chē)間進(jìn)行小規模生產(chǎn)。2007年7月，第一批產(chǎn)品成功走出車(chē)間，走向市場(chǎng)。在寄送給國外廠(chǎng)商進(jìn)行試銷(xiāo)的過(guò)程中，高端氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品在市場(chǎng)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(guò)千萬(wàn)。
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(wú)疑是一個(gè)令人興奮的消息。
“本著(zhù)嚴謹的態(tài)度，當時(shí)我們給國外很多檢測機構寄送了樣品，檢測報告都是合格的?！崩铥惥暾f(shuō)。
2008年，他們去在上海舉辦的阻燃劑會(huì )議做展銷(xiāo)工作，一家國外公司看中了他們的技術(shù)，前來(lái)青海談技術(shù)轉讓。
對方先后跑了三四次，到鹽湖所談技術(shù)轉讓。當時(shí)所有條件幾乎都談好了，轉讓費為300萬(wàn)美元，然而，就在簽約前夕，事情突然出現了轉折。中科院院地合作局（現在已經(jīng)撤銷(xiāo)）來(lái)所里檢查工作，李麗娟就這項技術(shù)的轉讓情況進(jìn)行了匯報。結果，相關(guān)部門(mén)不同意中科院青海鹽湖所把這樣先進(jìn)的技術(shù)轉讓給國外，于是這次與國外公司的合作無(wú)疾而終。
此后，科技部就氫氧化鎂阻燃劑的相關(guān)研發(fā)布置了科技支撐計劃。當時(shí)三家單位同時(shí)進(jìn)行相關(guān)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(lái)自國家科技部門(mén)的認可，也讓李麗娟對于自己的技術(shù)充滿(mǎn)了信心。
技術(shù)沒(méi)問(wèn)題，接下來(lái)就應該在國內尋找合作伙伴，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化工作，爭取早日將大批量的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，打破國外公司的壟斷。但沒(méi)想到，這項技術(shù)的轉化一波三折。
李麗娟團隊原本計劃和昆侖鎂鹽進(jìn)行合作，但由于恰逢昆侖鎂鹽被青海藏格鉀肥收購，藏格鉀肥內部整合，導致雙方合作遲遲無(wú)法推進(jìn)?！耙恢钡?009年，我們和青海藏格鉀肥的合作協(xié)議還是沒(méi)有簽下來(lái)?！崩铥惥赀z憾地說(shuō)。
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(shí)，青海藏格此時(shí)再度找上門(mén)來(lái)，主動(dòng)要求合作?！拔覀円呀?jīng)給青海地礦寫(xiě)好了報告，做了相關(guān)的環(huán)境評估等工作，自然不可能毀約?！钡嘘P(guān)部門(mén)強行要求中科院青海鹽湖所必須將這項技術(shù)轉讓給青海藏格。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(guān)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(méi)能順利進(jìn)行。因為生產(chǎn)車(chē)間施工設計的原因，目前，這樣一個(gè)有著(zhù)巨大市場(chǎng)前景的項目，依然未能在青海藏格開(kāi)工生產(chǎn)。
目前，青海鹽湖所正在尋求和其他的廠(chǎng)家進(jìn)行合作的機會(huì )。在建所50周年的慶典活動(dòng)上，一家湖北的上市公司和河北的知名企業(yè)，專(zhuān)程從內地趕到青海，進(jìn)行技術(shù)轉讓的洽談。李麗娟希望，她和她的團隊苦心攻關(guān)的這項技術(shù)，能夠盡快產(chǎn)業(yè)化并實(shí)現大規模生產(chǎn)。
談及未來(lái)和希望，李麗娟說(shuō)：“科研工作者的本職工作是搞科研，每一個(gè)科研成果都飽含科研工作者的心血，但現在的問(wèn)題是，我們國家科研成果轉化困難重重，需要考慮的因素太多。我希望政府、媒體以及社會(huì )各界都多多關(guān)注科研成果轉化的問(wèn)題，不要讓科研成果變成一張紙永遠躺在抽屜里。只有將科研成果轉化為生產(chǎn)力，才能真正成為經(jīng)濟發(fā)展的動(dòng)力?！?/p>
文章來(lái)源：《中國科學(xué)報》 (2015-09-21 第5版 創(chuàng )新周刊)
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