氫氧化鎂阻燃劑：技術打破壟斷 產業道阻且長
- 發布時間：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，通過受熱分解時釋放出結合水，吸收大量的潛熱，來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出國產氫氧化鎂阻燃劑。盡管幾經波折，目前，具有自主知識產權的氫氧化鎂阻燃劑的產業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中具有阻燃、抑煙、填充三重功能的優秀阻燃劑。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向《中國科學報》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用得并不多。”李麗娟說。
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，必須要實現對氫氧化鎂阻燃劑的形貌、粒徑等參數的嚴格控制。”李麗娟說。
什么樣的產品才符合高端氫氧化鎂阻燃劑產品的要求呢？簡單來說，只有實現了對形貌、粒徑、粒徑、純度、白度這五個方面參數的精確控制，才能做出和進口產品媲美的高端產品。
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，每噸產品的價值，從2.4萬元到3.7萬元不等。然而，經過多年的努力，中科院青海鹽湖所的科研人員已經成功掌握了制備氫氧化鎂阻燃劑產品的核心工藝，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緣，在李麗娟看來，“基本是一個巧合”。
在一次偶然的商業會談中，青海昆侖鎂鹽公司的負責人說，他們原來生產的是普通氫氧化鎂，而對高端的氫氧化鎂阻燃劑的研發始終進展不大，他對李麗娟隨口一問：“你們青海鹽湖所是否能研發這樣的產品？”
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，但能不能研發出合格的阻燃劑在當時還是未知數。不過，我們一直在從事鋰的相關工作，鎂和鋰的化學性質非常接近，對研發出合格的高端氫氧化鎂阻燃劑，我們團隊還是有信心的。”
經過雙方反復交流，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議，該公司提供了20萬元的經費，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，發現可以通過添加添加劑來控制氫氧化鎂產品形貌。當時她靈光一現——能不能把氫氧化鋁加進去，來控制氫氧化鎂產品的形貌？
功夫不負有心人。實驗結果顯示非常成功。2006年，經過一系列研發工作，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，產品的純度等參數都達標，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勢，在合成納米材料方面技術實力很強，于是，我們團隊和理化所進行了溝通。”經過幾次相互探討，李麗娟團隊使用了中科院理化所研發的納米智能反應器，最終成功研發出白度和產品粒徑都達到國際標準的氫氧化鎂阻燃劑產品。
“這個時候，我們的產品基本定型，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的質量控制來克服。”李麗娟介紹道。隨后，李麗娟團隊向青海省科技廳申請了“年產兩千噸高端氫氧化鎂阻燃劑的關鍵技術研發”項目，繼續進行技術攻關。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，在車間進行小規模生產。2007年7月，第一批產品成功走出車間，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品，扭虧為盈，年利潤超過千萬。
曲折的產業化之路
中國人終于成功研發了氫氧化鎂阻燃劑，這無疑是一個令人興奮的消息。
“本著嚴謹的態度，當時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。”李麗娟說。
2008年，他們去在上海舉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，前來青海談技術轉讓。
對方先后跑了三四次，到鹽湖所談技術轉讓。當時所有條件幾乎都談好了，轉讓費為300萬美元，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（現在已經撤銷）來所里檢查工作，李麗娟就這項技術的轉讓情況進行了匯報。結果，相關部門不同意中科院青海鹽湖所把這樣先進的技術轉讓給國外，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充滿了信心。
技術沒問題，接下來就應該在國內尋找合作伙伴，開展產業化工作，爭取早日將大批量的產品推向市場，打破國外公司的壟斷。但沒想到，這項技術的轉化一波三折。
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。“我們已經給青海地礦寫好了報告，做了相關的環境評估等工作，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合作協議。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。
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，專程從內地趕到青海，進行技術轉讓的洽談。李麗娟希望，她和她的團隊苦心攻關的這項技術，能夠盡快產業化并實現大規模生產。
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，但現在的問題是，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、媒體以及社會各界都多多關注科研成果轉化的問題，不要讓科研成果變成一張紙永遠躺在抽屜里。只有將科研成果轉化為生產力，才能真正成為經濟發展的動力。”
文章來源：《中國科學報》 (2015-09-21 第5版 創新周刊)
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