有机膦阻燃剂项目开发申请建设可研报告.doc

 
有机膦阻燃剂项目开发建议书（草稿）
前言
随着高分子材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维等合成高分子材料越来越广泛地用于建材、家电、电子设备、汽车、化工、军事及交通等领域，由于高分子材料的易燃性，高分子材料的阻燃科学与技术研究倍受全球关注。据统计，全球90%以上的阻燃剂用于塑料、橡胶等有机高分子材料。随着高分子材料产量的快速增长，全球日益严格的阻燃立法、防火安全标准、行业指令的相继出台以及环境保护的呼声越来越高，近几年全球阻燃剂的市场需求呈快速增长趋势，尤其是新型、高效、环保型阻燃剂面临更加迫切的需求。到目前为止，全球阻燃剂消费量超120万吨/年，而我国阻燃剂总生产能力仅有约15万吨/年，其中增塑性为主的低档氯化石蜡占80%。同时，按阻燃塑料制品占塑料总用量的比例来看，我国不到1%，而美国的比例为40%，我国与美国等发达国家差距巨大。因此，随着中国经济的迅猛发展，防火意识的增强，国内阻燃剂呈现良好的市场前景，具有巨大的发展潜力。同时，阻燃剂作为塑料助剂中仅次于增塑剂的第二大添加剂，高分子材料的阻燃研究及高效环保型阻燃剂的开发已经成为研究热点。
阻燃剂品种可简单分为无机和有机两大类。无机阻燃剂主要有锑系、铝系、磷系、硼系等。虽然无机阻燃剂具有燃烧产物毒性小、低烟或抑烟、低腐蚀、不污染环境、成本低廉等特点。但是无机阻燃剂与高分子材料基体的相容性较差，填充量大，严重影响材料的机械性能和加工性能。
有机阻燃剂主要包括卤（溴氯）系、有机磷系、有机氮系、有机硅系等类型。其中，氮系阻燃剂存在与基材相容性差，阻燃效率低等不足，多与其他阻燃剂复合使用，具有一定的局限性。硅系阻燃剂虽然综合性能优异，但是价格昂贵，使用面不大。卤系阻燃剂与有机磷系阻燃剂是应用范围最大、综合性价比最高的两类有机阻燃剂。但含卤阻燃材料发生火灾时会释放出大量烟雾、卤化氢、类二噁英等有毒有害腐蚀性气体，对人员和环境带来极大危害。目前，全球对高效、无卤、无毒、抑烟、无腐蚀性阻燃剂的呼声越来越高，国外发达国家阻燃剂已趋于以无卤体系为主,而我国还是以污染较大的卤系阻燃剂为主，但由于国际交流的增加和影响，阻燃剂无卤化的意识已经非常强烈。
有机磷系阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、膦盐等，其中有机膦类阻燃剂由于含有C-P键，化学稳定性增强，具有耐水、耐溶剂抽出，阻燃效能高、低烟、无毒、对材料的机械和物理性能影响小等优势，因此有机膦类阻燃剂是磷系阻燃剂中应用最为广泛、而倍受青睐，成为发展前景最好的阻燃剂品种，可广泛应用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚烯烃、尼龙等高分子材料的阻燃。高性价比的有机膦阻燃剂的研究已成为当前和今后很长一段时间内阻燃剂研究和生产领域的重要课题，已引起国内外应用及研究领域的强烈关注。
目前，德国克莱恩（Clariant）公司已开发出牌号为Exolit OP1311和Exolit OP1312即二乙基次膦酸铝盐和锌盐阻燃剂，主要用于聚酯PBT、尼龙材料的阻燃，具有优良的综合性价比（CTI），在电子电气工业中很受推丛。该产品在中国以高昂的价格（16万元／吨，是普通阻燃剂价格的十倍）推广销售，而且该产品在中国受专利严密保护。但国内有机膦阻燃剂研究较晚，性能突出的类似有机膦阻燃剂品种市场上尚未推出，严重影响相关材料产业的发展。截止目前我国工程尼龙、电器薄型电子线路板等领域仍要花高价采用德国克莱恩公司的有机膦阻燃剂产品。因此，我们不得不花大力气加快膦系阻燃剂的研究，这对促进我国自有知识产权的发展，减少资金外流，节省外汇，保证我国阻燃工业的健康发展有着十分迫切的现实意义和长远战略意义。
高聚型有机膦阻燃剂、大分子有机膦阻燃剂具有分子量大、含磷量高、稳定性好等优点，理论上与材料的相容性好、迁移性小、加工性能好、阻燃性能优异、适用范围广。但目前，国内外有关分子量大、含磷量高的上述有机膦阻燃剂未见文献报道。合成研究结构新颖、分子量大、含磷量高、与材料的相容性好、阻燃性能优异、加工性能好、适用范围广的有机膦阻燃剂是目前阻燃剂研究领域一个崭新的课题。对上述有机膦阻燃剂的合成、应用、阻燃机理等科学问题进行系统研究十分迫切。
综上所述，根据合成材料工业发展对高性能、环境友好有机膦阻燃剂的需求非常迫切，特别是对德国克莱恩（Clariant）公司的垄断急需打破。本项目开展有机膦阻燃剂系列产品的开发研究，及合成合成小分子有机次膦及聚合型有机次膦，实现对德国产品全面的替代具有现实意义；对推动阻燃产业的发展将产生重要的促进作用；同时也将获得很好的经济效益、社会效益和环保效益。

一、有机次膦阻燃剂行业市场分析
（一）有机次膦阻燃剂目前生产情况
目前小分子有机次膦阻燃剂以德国二乙基次膦酸盐为市场应用之最，由于次膦结构在化学专业人员脑子里的印象较浅，研究者较少，国内只有天津一家在仿制，难于出现较大的突破；而聚合型有机次膦是小分子有机次膦的深度研究，其开发更少。
我们能实现对有机次膦阻燃剂系列产品的开发，即小分子有机次膦阻燃剂和聚合型有机次膦阻燃剂的开发，既能实现对市场多方位需求的满足。
（二）、有机次膦阻燃剂的市场需求分析
有机次膦阻燃剂广泛用于聚酯、尼龙、聚氨酯的工程塑料、电子电器等，这里仅以我国聚酯市场情况为例如下简单分析：
我国2010年聚酯总产量2900万吨，2011年预计3300万吨，主要是聚酯PET，其中聚酯PBT 40多万吨，每年还要进口100-150万吨聚酯PBT。见下表
我国聚酯PBT生产与进口情况统计表（万吨/年）
产 地
仪 化
江阴2个厂
南通
新疆
常熟（台湾）
进 口
产 量
8
12
8
8
6
100-150
合 计
42
100150
总 计
150-200
我国聚酯PBT消费量约200万吨/年，其中70% 约140万吨/年用于改性，30% 约60万吨/年用于纺丝，而改性中的70% 约100万吨/年用于阻燃改性，阻燃改性PBT主要用于节能灯座、电脑风扇及电子插件等。上述阻燃产品的去向主要是出口，都要求无卤化阻燃。
目前发达国家聚酯阻燃改性率10-15%，我国聚酯阻燃改性率不到1%，要达到发达国家聚酯阻燃改性率的水平还有很大的发展空间，无卤阻燃剂的发展也同时存在很大的发展空间。若按10%阻燃改性计算，要有330万吨聚酯阻燃改性，若按阻燃剂加入量20%计算，就需要66万吨聚酯阻燃剂。
（三）是否符合国家产业政策
有机次膦阻燃剂项目都属于无卤阻燃剂符合阻燃剂环保化发展的要求，生产工艺也是无污染工艺，可达到无排放生产，符合环保管理要求。

二、具体开发产品的及技术现状
初步列出了下述四个产品结构，该产品小试研究都很成功，阻燃效果都非常好，分解温度都大于300℃，能适应多种工程塑料的加工要求。并且都申报了国家发明专利，其中（Ⅳ）已获得授权。

（Ⅰ）双次膦酸铝

（Ⅱ）聚次膦酸铝

（Ⅲ）双笼三膦酸酯

（Ⅳ）苯醌四膦酸酯

三、建议规模
中试规模几个项目共用一套设备，拟建500吨/年规模左右。
四、阻燃剂项目技术方案
（一）阻燃剂生产技术方案
1工艺流程

2、主要工艺设备选择
1000L搪瓷反应釜 2台
真空泵1台
冷凝器
过滤装置
烘干设备 1套
粉碎设备 1台
3、主要原料
次膦酸、三氯化磷、甲醇、三氯氧磷、
五、阻燃剂项目投资、生产成本和销售收入估算
主要设备投资100万元，车间面积约300平方米
 按初建500吨/年计算，吨价按10万元（德国18万元）与德国竞争，年科创产值5000万元，吨成本约在5万元，吨利润在5万元，年科创利润2500万元。
四个产品都实现同样的中试规模，即年科创利润1一亿元。
结论
综上述，有机次膦阻燃剂都属无卤磷系环保型阻燃剂，生产中不产生任何污染物，生产工艺属绿色合成工艺。产品属综合性价比优良的新型阻燃剂，应用范围广，消费量大，适于大规模生产，有很大的开发应用前景。
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