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ADP 阻燃劑作為新一代環(huán)保無鹵型有機(jī)磷系阻燃劑,屬于國家重點發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的先進(jìn)基礎(chǔ)化工材料,服務(wù)于國家整體新材料戰(zhàn)略,順應(yīng)自主產(chǎn)品國產(chǎn)化趨勢以及安全環(huán)保要求。
(1)ADP 阻燃劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景
阻燃劑是一項法規(guī)推動型的產(chǎn)業(yè)。隨著全球防火安全意識的不斷提升,各國尤其是歐美等發(fā)達(dá)國家自 20 世紀(jì) 60 年代以來相繼出臺并完善了相關(guān)的法律法規(guī),不斷提高整個社會的消防安全標(biāo)準(zhǔn),直接推動了阻燃劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
在行業(yè)發(fā)展初期,鹵系阻燃劑以其優(yōu)良的阻燃性能和良好的下游材料相容性占據(jù)了主導(dǎo)地位,但其在安全環(huán)保方面的缺點也日益顯現(xiàn)。主要表現(xiàn)在兩個方面:一是其在發(fā)揮阻燃作用時會產(chǎn)生大量煙霧、腐蝕性氣體和有毒氣體,火災(zāi)中容易引起窒息,對人體產(chǎn)生二次傷害;二是多數(shù)鹵系阻燃劑不易分解,容易在環(huán)境中形成累積,對環(huán)境和生物造成長期危害,使用后進(jìn)行回收亦存在環(huán)保問題,給含鹵阻燃材料的生產(chǎn)、應(yīng)用和生態(tài)環(huán)境帶來了負(fù)面影響。21 世紀(jì)初,伴隨著《斯德哥爾摩公約》《RoHS》《WEEE》《REACH》等文件的陸續(xù)出臺和實施,阻燃劑行業(yè)的無鹵化進(jìn)程逐漸加快,環(huán)境友好、高效、清潔、材料兼容性較好的有機(jī)磷系阻燃劑市場份額日益提高。
但有機(jī)磷系阻燃劑中用量最大的磷酸酯類(BDP、TCPP 等)多為油狀液體,揮發(fā)性較高,存在耐熱、耐水解性、耐遷移性不足等缺陷,無法在材料加工的高溫環(huán)境中保持必要的穩(wěn)定性,也會對材料的機(jī)械性能產(chǎn)生不利影響,同時在發(fā)揮阻燃作用時容易發(fā)生熔融滴落,引發(fā)二次火災(zāi)。因此,在尼龍、聚酯以及熱塑性彈性體等阻燃劑重要使用領(lǐng)域中的應(yīng)用受到巨大限制。
為此,瑞士科萊恩于 2004 年成功開發(fā)出一種新型固態(tài)有機(jī)磷系阻燃劑 ADP 并實現(xiàn)商業(yè)化。ADP 不僅具備其他有機(jī)磷系阻燃劑無法實現(xiàn)的耐高溫(400℃以上)、憎水性和耐遷移性強(qiáng)等特性,而且比鹵系阻燃劑在電氣性能(GWIT、GWFI、CTI 等指標(biāo))上更具有優(yōu)勢,實現(xiàn)了上述工程塑料(尼龍和聚酯)和電線電纜(熱塑性彈性體)等領(lǐng)域的無鹵化替代,成為了阻燃科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的明星品種。
此后,各國研究者通過不斷研究測試,陸續(xù)拓展了 ADP 在聚丙烯(PP)、EVA 材料、三元乙丙橡膠(EPDM)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用,豐富了 ADP 更多的不同應(yīng)用場景。
(2)行業(yè)技術(shù)水平及特點
ADP 阻燃劑行業(yè)的技術(shù)主要體現(xiàn)在合成制備、協(xié)效復(fù)配組分和應(yīng)用等三個方面。目前,瑞士科萊恩是全球最大的供應(yīng)商,在全球擁有 500 多個關(guān)于次磷酸鹽物質(zhì)、次磷酸鹽與增效阻燃劑(協(xié)效劑)配方、生產(chǎn)工藝和關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的有效專利,形成了技術(shù)壟斷,并推出了品牌號為 Exolit®OP930、OP1230、OP1240 等一系列的 ADP 阻燃劑產(chǎn)品,在質(zhì)量和性能方面已成為當(dāng)今市場上次磷酸鹽阻燃劑的基準(zhǔn)。
我國從事阻燃劑生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量眾多,但高端阻燃劑的研發(fā)和創(chuàng)新能力不強(qiáng),ADP 阻燃劑市場不僅參與者較少,而且技術(shù)水平受制于國外壟斷,導(dǎo)致專利數(shù)量較少,產(chǎn)品性能以及穩(wěn)定性遠(yuǎn)落后于國外,大部分只能在電線電纜領(lǐng)域應(yīng)用,無法滿足尼龍等工程塑料領(lǐng)域的技術(shù)要求。
(3)進(jìn)入本行業(yè)的主要壁壘
進(jìn)入 ADP 阻燃劑行業(yè)主要存在技術(shù)壁壘。對于一種已知化學(xué)成分的阻燃劑,雖然其化學(xué)式及合成反應(yīng)基本原理確定不變,但是協(xié)效復(fù)配以及生產(chǎn)工藝對于行業(yè)潛在進(jìn)入者存在較高的技術(shù)門檻。首先,單一組分的阻燃劑對材料的物理性能影響較大,而且無法保證在不同工作環(huán)境中能夠發(fā)揮穩(wěn)定的阻燃性能,因此無法滿足下游產(chǎn)品的需求。
通過特定的協(xié)效助劑按一定比例混合使用,可以解決上述缺陷,但不同的協(xié)效助劑組分及復(fù)配應(yīng)用技術(shù)是根據(jù)下游客戶的不斷反饋長期積累而成,且受到專利保護(hù),對于行業(yè)潛在進(jìn)入者來說在短期內(nèi)難以逾越。
其次,不同生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)效益與產(chǎn)品質(zhì)量上存在較大差異,直接影響阻燃劑產(chǎn)品的效率、穩(wěn)定性和雜質(zhì)含量等。由于瑞士科萊恩的技術(shù)壟斷,行業(yè)潛在進(jìn)入者必須繞開其工藝技術(shù)方面的限制,依靠自主研發(fā)不斷摸索研發(fā)出獨有且合適的工藝路線,因此也需要付出巨額的研發(fā)成本。此外,ADP 阻燃劑下游客戶的認(rèn)證周期較長也阻礙了行業(yè)潛在進(jìn)入者。
一是工程塑料(尼龍和聚酯)、電線電纜、印刷線路板、皮革等下游產(chǎn)品,涉及交通工具(汽車、高鐵、飛機(jī))、電子電器、5G 通信等行業(yè),與國計民生息息相關(guān),安全環(huán)保要求較高,產(chǎn)品性能至關(guān)重要,驗證周期較長;二是工程塑料等高端新材料領(lǐng)域多為國際大型跨國公司,其在供應(yīng)鏈審核方面較為嚴(yán)苛,審核周期較長,并且客戶認(rèn)證一旦通過形成穩(wěn)定供貨,便很難更換供應(yīng)商。
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