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绿色阻燃剂:助力绿色建材开发及应用

       建筑材料是阻燃剂的一个重要应用领域。以有机保温材料为例,本身具有易燃的特性,若不添加阻燃剂,根本无法达到相关防火标准的要求,因此阻燃剂是有机保温材料必须添加的化学助剂。随着社会节能环保意识的提高,人们越来越重视建材的环保属性,进而阻燃剂的环保问题备受关注。如何判断阻燃剂是否环保?阻燃剂的绿色发展方向在哪里?阻燃剂绿色判定的常见误区是什么?液体阻燃剂供应商对此有以下看法。

  刚性条件:无毒、低碳、合法

“无毒”是指阻燃剂的分子结构对环境和人体没有负面影响。具体而言,阻燃剂不是PBT(持久性、生物累积性、毒性)物质,同时也不是CMR物质,因此对人体没有致癌、致基因突变和生殖毒性等方面的影响;

“低碳”是指阻燃剂在整个生命周期对环境的影响小。整个生命周期包括原料提取、生产运输、产品使用和回收利用。

“合法”是指阻燃剂要满足相关法规(包括防火安全法规和化学品监管法规)的要求和产品性能要求。判定阻燃剂的环保性必须从这三个反面同时考量,缺一不可。

发展方向:聚合型或大分子阻燃剂

全球范围内大多数化学品监管法规,如欧盟的REACH法规和美国的《有毒物质控制法案》(TSCA)等都对聚合型结构或大分子化合物豁免,其理由是化合物只有被有机体吸收才会对生态造成不利影响,而平均分子量大于1000g/mol的物质不易完整地被吸收并参与新陈代谢,因而避免了可能带来的负面影响。相比较而言,小分子阻燃剂容易被有机体吸收,所以存在较高的环保风险。如果对不环保的阻燃剂进行替代,我们应首选大分子阻燃剂而不是小分子阻燃剂,以免造成将来后悔的替代。

例如,六溴环十二烷是建筑用聚苯乙烯保温材料最常用的阻燃剂。2013年联合国《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》将其增列到持久性有机污染物(POPs)名单。今年7月2日,全国人大常委会批准增列六溴环十二烷为POPs物质,这意味着我国将对六溴环十二烷进行限用,这将促进六溴环十二烷替代物的使用。其中,大分子、聚合性阻燃剂——丁苯溴化共聚物,具有天生的环保优势,美国环境保护署(EPA)早在2014年就发布了聚苯乙烯保温材料用阻燃剂六溴环十二烷替代品的最终报告,就是推荐用丁二烯苯乙烯溴化共聚物,即丁苯溴化共聚物,替代六溴环十二烷。其具有诸多聚合型溴系阻燃剂所具有的优良性能:与高聚物具有良好的相容性,不析出;具有优异的光热稳定性;不会生成多卤代二苯并二恶烷及多卤代二苯并喃;无毒,包括其终端应用产品;流动性良好,工艺适应性良好;对薄壁和复杂制品的成型更容易,有利于缩短成型周期,提高生产效率;可以回收和重复性使用。

是否环保:与其化学结构有关

有人认为无卤的阻燃剂就是环保的,含卤(包括溴、氯)的阻燃剂就是不环保的。这是一种简单片面的判定,没有任何科学依据和法规依据,也不符合现实情况。

第一, 从科学角度来讲,任何化学品包括阻燃剂在内,是否绿色环保与其具体化学结构有关,而与是否含有某种元素无关。卤系阻燃剂包括溴系和氯系共有上百种产品,大多数产品都已通过北美和欧盟极为严格的风险评估,证明是绿色环保的;只有个别产品证明对人体和环境有较大风险。同样,无卤阻燃剂也有很多不同结构产品,其中有些结构已被证明对水生环境有毒或有巨毒,如许多磷酸酯类阻燃剂在欧盟CLP法规项下带有H400、H410等有毒有害标签,不被欧洲和北美主要的环保标签接受。因此,无卤绝不等同环保,以无卤作为环保的判定条件没有科学依据。

第二,国内外尚无任何法规将溴系或氯系阻燃剂作为一个整体进行限用。比如被列入联合国《斯德哥尔摩公约》POPs名单的溴系阻燃剂有4种,分别是四溴二苯醚和五溴二苯醚、六溴二苯醚和七溴二苯醚、六溴联苯、六溴环十二烷,而这4种溴系阻燃剂中,只有六溴环十二烷目前仍在生产和使用,其他3种早已淘汰。欧盟的REACH被誉为世界最严格的化学品监管法规,其中并没有对溴系或氯系阻燃剂的歧视或对无卤阻燃剂的支持,其待评估物质清单CoRAP上既有4种溴/氯系阻燃剂,也有4种无卤阻燃剂。欧盟RoHS指令限制目录由最初的6种化学物质增加到目前的10种,但对溴系阻燃剂的限制始终是多溴联苯和多溴二苯醚。今年1月21日中国发布新版RoHS ——《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》,限制的仍是上一版中的多溴联苯和多溴二苯醚两种物质,而非整个卤系阻燃剂。

第三, 上面提到的丁苯溴化共聚物替代六溴环十二烷的案例有力地证明含卤阻燃剂可以实现环保。实际上,世界各国正在对六溴环十二烷进行环保替代,而使用溴系阻燃剂者占多数。美国早已实现丁苯溴化共聚物的商业化,广泛用于六溴环十二烷的替代。欧盟大部分企业在2015年已完成六溴环十二烷的替代,替代品主要是丁苯溴化共聚物。国内目前研制的六溴环十二烷的替代品也是溴系阻燃剂。

综上所述,绿色阻燃剂应具备无毒、低碳、合法三大条件,大分子量、聚合型阻燃剂是绿色阻燃剂的一个发展方向。阻燃剂是否环保与其化学结构有关,而与是否含有某种元素无关。阻燃行业正在致力于阻燃剂的可持续性发展,全力支持绿色建材的开发和应用。


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