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2020年05月27日行業資訊

阻燃劑:從源頭阻止火災發生

阻燃劑:預防火災的生命衛士



“如果我居住的房間里沒有使用阻燃劑,我會感到非常不安,因為這會存在極大的火災隱患?!边@句話出自德州農工大學(Texas A&M University)火災研究科學家Jamie Grunlan之口。

能準確說出“阻燃劑”三個字,并會因未使用阻燃劑而感到不安的人,絕大部分是與Jamie一樣的專家。普通公眾,甚至常年從事科技報道的記者,連“阻燃劑”這個詞恐怕都沒有聽說過。

阻燃劑主要應用于交通運輸、電子與電氣設備、家具以及建筑物和建筑材料四個領域,每天我們都與它“形影不離”。電腦的電路板上涂有阻燃劑,手機塑料外殼上涂有阻燃劑,電影院和劇院座椅和汽車座椅使用阻燃劑、公樓外墻保溫材料也涂著阻燃劑。

這些物品大都使用了高分子材料或聚合物(塑料、橡膠、化纖、涂料及粘合劑等),有些材料甚至被稱作固體石油,“一點就著”。

所以,各國相關防火法規和標準都強制規定電子設備、建筑、交通工具中相應塑料部件“必須”滿足阻燃防火要求,也就是必須添加阻燃劑。

2013年7月6日在美國舊金山國際機場航拍的韓國亞洲航空公司失事波音777-200型客機的殘骸照片。

2013年韓亞航空公司的航班在舊金山失事,2005年法國航空公司的航班在多倫多墜機,兩場事故中,由于使用的阻燃劑符合美國航空業對耐火安全座椅和貨運飛機的規定要求,人們得以幸免于難。

據歐盟委員會評估,過去10年中,阻燃劑的使用使歐洲的火災死亡人數減少了20%。?

2009年由英國政府進行的Greenstreet Berman研究表明,自英國為提高消防安全要求而頒布《家具與室內陳設消防安全法規》后,在2002年至2007年間,火災死亡案例年均減少54例,非致命燒傷案年均減少780例,火災事故年均減少1065例。

溴系阻燃劑:干擾燃燒鏈式反應

美國國家標準局商務處對五類產品進行了火災測試,測試產品包括一個聚苯乙烯電視柜、一間聚苯醚商用機房、一把聚氨酯泡沫塑料填充的軟墊椅、一根帶有 聚乙烯電線絕緣層外包橡膠的電纜以及一個聚酯電路板。結果表明,與在無阻燃材料房間的人相比,在有阻燃材料房間中的人逃生時間平均高出15倍。

“大火的燃燒,要滿足3個條件?!敝袊枞紝W會秘書長周政懋教授說?!翱扇夹晕镔|、達到物體的燃點和有氧氣參與,缺一不可。去掉其中一種,就可以防止著火?!?/p>

溴系阻燃劑在有機阻燃體系中占據絕對優勢

著火時,可燃物的分子會發生熱裂解作用從而產生自由基,它是一種高度活潑的化學形態,能與其它的自由基和分子反應,而使燃燒持續進行下去,這就是燃燒的鏈式反應。

溴系阻燃劑可以一定程度上去除自由基,直接干擾燃燒的鏈式反應,相比于其他阻燃劑,更能夠廣泛適用于阻燃各種材料。

當然,阻燃劑的選擇要兼顧諸多因素。比如與材料的兼容性、性價比、滿足防火要求的能力、存儲過程中保持阻燃性能的穩定性等等。不同阻燃劑根據其阻燃機理、與被阻燃材料的相容性等不同條件適用于不同被阻燃材料。



溴系阻燃劑問題之爭



環境和健康問題

雖然溴系阻燃劑在保護人類的生命財產安全方面功不可沒,但也在“神不知鬼不覺”地潛入人體。

科學界對于含溴阻燃劑健康影響的擔心,首先來源于一個針對瑞典母親乳汁中多溴聯苯醚的跟蹤研究,研究發現,20世紀70年代以來,瑞典母親乳汁的多溴聯苯醚含量一直處于遞增趨勢。

2007年,中國疾病預防控制中心營養與食品安全所吳永寧課題組在我國食品和母乳檢測到四溴雙酚A和六溴環十二烷。課題組稱,目前中國母乳中六溴環十二烷的污染水平與歐洲、美洲和亞洲其他國家相近。

有報告顯示,六溴環十二烷主要由美國、歐洲和亞洲生產。2001年,市場上16500噸的六溴環十二烷中有一半在歐洲地區使用。而到了2003年,全球的六溴環十二烷需求已攀升接近22000噸。

2013年5月,聯合國《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》投票一致通過一項禁令,在全球范圍內禁止使用六溴環十二烷。世界各國都必須為此展 開行動。在歐盟,被稱為REACH的有毒物質計劃已經將六溴環十二烷認定為一種“被高度關注的物質”,同時呼吁到2015年分階段淘汰這種有機污染物,候 選清單涉及的溴系阻燃劑目前是十溴二苯醚。

根據歐盟法規,絕大多數溴系阻燃劑未劃為危險物或有毒物,正確處理時的危害性是小而可控制的。不過,對個別溴系阻燃劑,人們仍要求取得更多的有關生理毒性的科學數據,這方面的工作正在進行中。

除了已有幾種被禁用的溴系阻燃劑,還可能有其他個別的溴系阻燃劑具有生物積累毒性。這是公眾對使用溴系阻燃劑存在擔心的主要原因之一。

來自科學家的聲明

專家表示,絕大多數溴系阻燃劑不帶有有毒標簽,許多溴系阻燃劑的急性毒性低于食鹽。

“在70多種商品化溴系阻燃劑中目前有全面禁用期限的只有一種六溴環十二烷,其他溴系阻燃劑仍被廣泛使用?!? 溴科學與環境論壇中國副主席韓頌青博士說?!颁逑底枞紕┌?0多個品種,化學品的毒理研究及風險評估都是基于單一化學物質,而不是一類化學物質,籠統地 說或斷定一大類物質都有毒是不科學和不負責任的?!?/p>

實際上,大量反應性、聚合性、鹵化性、磷性、礦物性以及許多其他類型的化學品和化學成分都可用作阻燃劑,而且這些物質經常被組合使用。因為要擁有防 火性能的材料和產品在特性、組成甚至應用上都存在很大的區別。某些阻燃劑可能非常適合某些特定用途,但在其他領域則不起作用,甚至適得其反。

2006年歐盟對四溴雙酚A的風險評估得出結論:它在使用過程中的釋放量可忽略不計,對人體健康不構成威脅。2013年底,加拿大政府公布了對四溴 雙酚A的風險評估報告,結果顯示四溴雙酚A對環境和人體健康沒有威脅。歐盟食品安全局(EFSA)食物鏈中的污染物小組在過去兩年內對食品中可能存在的溴 系阻燃劑做了大量的評估。他們的結論是:大多數被評估的溴系阻燃劑不存在健康隱患,其在食品中的存在不太可能引起擔憂。這里包括多溴聯苯、多溴二苯醚、六 溴環十二烷和四溴雙酚A。

加緊新型阻燃劑研發

2014年,美國環境保護署(EPA)發布了聚苯乙烯保溫材料用阻燃劑HBCD替代品的最終報告,建議用丁二烯苯乙烯溴系共聚物替代六溴環十二烷,因為該物質比六溴環十二烷的安全性高,并且已經在美國實現了商業化生產。

新型聚合型(大分子)溴化阻燃劑已被成功開發用于替代六溴環十二烷

陶氏公司成功開發了新型聚合型(大分子)溴系阻燃劑,目前已被用于替代六溴環十二烷,由于分子體積太大很難穿透生物細胞膜去參與體循環及新陳代謝,因而不能對有機生物體構成傷害。

“和其他研究一樣,阻燃劑是一個不斷創新的行業?!敝苷f,希望能夠在未來研發出更加環境友好的阻燃劑。

然而,在新型阻燃劑被證明可靠之前,韓頌青并不建議盲目進行替代?!安粌H沒有必要,反而可能存在新的風險?!?/p>

相對于應用歷史久遠的溴系阻燃劑,其他類型阻燃劑的毒理及對環境的影響研究較少。阿姆斯特丹大學2013年開展的 “新一代阻燃劑的生命周期反應”表明,鹵系阻燃劑的替代品往往缺乏足夠的生態毒性測試。

比如,2010年松下電器就曾經為迎合無鹵要求而在其冰箱產品中使用紅磷阻燃劑替代溴系阻燃劑,結果造成火災隱患而不得不在當年召回36萬臺冰箱,并在更換的部件中重新使用溴系阻燃劑。



標準有了, “執行”必須跟上



“沒有任何一部建筑物防火標準會寫明‘要使用阻燃劑’?!敝苷f,“而是通過規定建筑材料要達到的防火性能指標來體現的,要達到相應的指標就要選 擇阻燃劑?!?中國不缺標準,后發優勢正在于“我們的標準會更加嚴格、合理而科學”?!皢栴}在于,執行力度和執法力度到底有多大?!敝懿┦空f。?

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2009年2月9日晚,在建的央視新臺址園區文化中心發生特大火災事故,大火持續6小時。

2009年央視新大樓西配樓的大火還讓人記憶猶新。這場由于煙花引起的大火,足足燃燒了6個小時。建筑物過火、過煙面積21333平方米,其中過火面積8490平方米,造成直接經濟損失16383萬元。

調查結果顯示,央視新址配樓幕墻施工方本應使用阻燃等級為B2級(難燃)的擠塑聚苯乙烯保溫板,卻采購了燃燒性不達標的B1級(可燃)擠塑板,導致節慶煙花落在外墻材料上,瞬間起火,火勢蔓延迅猛,一發不可收拾。

除了央視大火,濟南奧體中心體育館兩次失火,哈爾濱“經緯360度”雙子星大廈火災,今年的火災與外墻保溫材料有關的也不在少數。

對2010年上?!?1·15”特別重大火災事故調查顯示,現場違規使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料,是導致大火迅速蔓延的重要原因。

這些本來都是可以通過嚴格監管,嚴格執行建筑防火標準來避免的慘劇。


結語

在目前的技術條件下,完全禁用溴系阻燃劑在某些領域是不現實的。對中國而言,對阻燃劑的正確使用和監管是同樣重要的問題。


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