PFAS禁令+中国锑“断链”，阻燃剂企业如何完成“生死大考”？

标题图：可持续性是CABOPOL在电线电缆市场推出的新型阻燃材料R-Sofiplus系列的关注重点©CABOPOL

 

阻燃（FR）行业面临的一大难题是受到外部不利因素的影响，特别是来自更严格监管的影响，这导致近年来卤系阻燃剂产品受到了限制，压力进一步加大。阻燃剂和改性材料供应商不得不寻找新的解决方案，因为中国对锑的出口实施管制，这对溴化阻燃剂产品造成了冲击，而将要取缔全氟和多氟烷基物质（PFAS）的前景也影响到了防滴落添加剂。

 

中国对锑实施出口管制，溴化阻燃剂市场经历阵痛

 

锑以三氧化二锑（ATO）的形式被用作溴化阻燃剂的协效剂，当中国宣布从2024年9月份开始执行锑出口管制的新规定时，锑的价格屡创新高。由于中国的锑产量约占全球矿山产量的一半，市场试图应对大量来自中国的锑供应被切断的局面，锑的价格因此扶摇直上。

 

溴化阻燃剂生产商雅宝（Albemarle）的特种产品管理副总裁 Matt von Holle 说：“近期溴化阻燃剂协效剂 ATO 价格上涨的主要原因是中国的出口限制，这给我们的客户带来了巨大的痛苦。”

 

首席技术官 Wesley Hamilton 说："雅宝公司已经证明，对于某些商业上可行的的聚合物改性材料而言，其所含的溴化阻燃剂（如 SAYTEX 8010 或上市的 SAYTEX ALERO）并不需要 ATO。我们发现，下一代阻燃剂 SAYTEX ALERO 在满足阻燃性和其它关键性能要求的同时，实际上还能提高加工性能（图1）。”

 

图1：商业上可行的不含 ATO 的 PP 配方比较，显示雅宝的 SAYTEX ALERO 新产品的螺旋流动模具填充得到了改善©雅宝

 

锑市场在北美和其它地区疯狂寻找供应商。矿业公司收购竞争对手或加快开发新矿藏的同时，一些添加剂公司也一直在寻找锑的替代品，以应对锑供应不安全的问题。CAI 功能添加剂公司推出了 ST-FR322 卤系阻燃剂协效剂，称其为 "一种环保型替代品，可为各种塑料应用提供卓越的性能并节约成本"。它是一种有机和无机的复合物质，不含重金属，CAI 称其 "是含有三氧化二锑的传统阻燃剂的可靠替代品，因为三氧化二锑会引起环境和健康问题"。

 

据该公司称"ST-FR322与卤系阻燃剂结合使用时，会产生强大的协同效应。它能有效替代各种塑料中等量的三氧化二锑，包括 PA、PBT、ABS、HIPS、PS、PVC、PP、PE、EVA 等。

 

CAI 公司表示，ST-FR322 的阻燃性能与三氧化二锑处于同一水平（表1）。并且它还拥有其它特点，如：减少烟雾产生、防滴落、更好的加工性能。

 

 

溴化阻燃剂都不安全，而所有无卤阻燃剂都更安全。事实果真如此吗？

 

欧洲和北美继续对卤族产品进行监管审查，这促使一些公司去开发无卤阻燃剂。但雅宝公司表示，其仍然坚信其溴化阻燃剂产品是安全有效的聚合物添加剂。在监管压力持续存在的情况下，雅宝仍保持满足产品监管方面的领先地位。“我们的科学家团队进行了广泛的测试，采用基于证据的方法对产品的性能和可持续性进行全面的评估和证明。” 研究与技术高级总监 Kyle Bodine 说，"我们评估了阻燃剂的潜在降解途径，包括水解、热分解、光解不稳定性、生物转化，并评估了其可回收性以及加入树脂后析出的可能性。”

 

产品监管高级总监 Gregg Ublacker 说："从历史上看，非卤化阻燃剂的评估并不严格，审查也较少，但这种情况正有望改变。我们仍然看到一些不正确的宣传，认为所有溴化阻燃剂都不安全，而所有无卤阻燃剂都更安全。这可能会导致令人遗憾的替代现象，进而给消费者带来更不安全的产品。当我们有了溴化阻燃剂的健康和安全数据时，我们要不断审查潜在的危害和风险，并评估如何降低这些风险，以确保在预期应用中继续使用最有效、最安全的产品。”

 

监管事务高级总监杰Jessica Bowman说："雅宝将继续与所有地区的监管机构合作，我们的合作伙伴包括北美阻燃剂联盟（NAFRA）和国际溴理事会（BSEF）。传播证明溴化阻燃剂安全性的科学知识及其重要的社会效益，是雅宝成为对人类和地球负责任的合作伙伴这一使命的重中之重。”

 

在可持续发展的前沿，雅宝启动了一个项目，对其所有溴化阻燃剂进行产品碳足迹 (PCF) 分析。"我们首先完成了在阿肯色州马格诺利亚（Magnolia, Arkansas）生产的溴原料的 PCF 分析。与磷相比，溴的碳足迹要低得多。”商业和供应链可持续发展负责人 Benjamin Caire 说，"这意味着衍生产品的 PCF 也更低。例如，我们用于电子产品外壳的 DBDPE 产品 SAYTEX 8010 在生产过程中的温室气体排放量就低于 BPADP。”

 

PFAS禁令下，添加剂企业加速寻找替代解决方案

 

2024年 10 月，海明斯公司（Elementis）宣布将其特种添加剂产品扩展到塑料改性应用领域，推出 Charguard 有机粘土型阻燃剂协效剂。这些协效剂旨在增强无卤阻燃剂的防滴落和成炭性能。

 

海明斯公司表示，由于监管部门的严格审查，人们不再使用全氟和多氟烷基物质（PFAS），这导致了人们对替代品的研究。该公司表示，凭借经过充分研究和令人印象深刻的安全认证以及卓越的性能特性，这一转变为天然有机粘土被视为替代协效剂铺平了道路。Charguard 1000 颗粒超细，本色为白色，适用于消费电子产品和白色器具塑料。该公司还表示，有机粘土的可逆剪切稀化特性使其易于在高固体机械应力下加工，而这种高应力在加工无卤阻燃剂时很常见。这些特性与超细、分层的板状结构相结合，有助于防止滴落，并促进热燃烧过程中炭的形成，使 Charguard 1000 成为既需要提高防火安全性，又需要抛光、美观的配方的最佳选择。

 

海明斯公司表示，Charguard 2000 是专为对颜色要求不高的中性、深色或不透明塑料改性应用而开发的。它具有更大的颗粒尺寸，因此适用于需要高拉伸强度、优异的断裂伸长率和超低吸湿性能的工业阻燃母粒。

 

另一家粘土基阻燃剂协效剂生产商托尔萨（Tolsa）正瞄准电线电缆改性材料市场，针对该市场推出了 ADINS Clay 和 ADINS Fireproof 系列产品（图2）。托尔萨功能添加剂技术经理 Marta Sacristan 说："这些独特的添加剂被认为是电线电缆行业中卤系和无卤阻燃体系的理想成分。它们具有很高的阻燃性能，符合当今的法规标准，并提供配方设计者和最终用户所需的多功能性。”

 

图2：托尔萨瞄准电线电缆改性材料市场，推出了 ADINS Clay 和 ADINS Fireproof 系列产品©托尔萨

 

2024年，在欧洲宣布将于 2025 年或 2026 年生效的全氟和多氟烷基物质（PFAS）普遍限制令后，一些改性材料公司一直在宣传其产品 "不含 PFAS"。Trinseo公司宣布推出不含PFAS或卤化添加剂的新型阻燃材料Emerge PC 8600PV和8600PR，以及Emerge PC/ABS 7360E65。这些产品主要应用于电子和电气行业。

 

LG 化学的 PC 和 PC/ABS 材料也在瞄准电子电气市场。去年8月，该公司表示，其不含 PFAS 的 PC/ABS 阻燃材料在 UL94 阻燃测试中获得了 V-0 级认证（V-0 级是业内最高级别的阻燃性能）。

 

向环保材料（包括不含 PFAS 的阻燃塑料）过渡将成为全球趋势。LG 化学工程材料业务部高级副总裁 Steven Kim 表示："我们将继续努力研发环保型阻燃材料，将客户利益和环境放在首位。”

 

除 PC/ABS 材料外，LG 化学开发的各种不含 PFAS 的阻燃材料（包括 PC 和 PBT）也成功获得了 UL 认证。

 

暖通空调市场增长，更安全的阻燃剂大有可为

 

暖通空调行业（供暖、通风和空调）是FR PP和ABS改性材料生产商Tosaf的主要市场。由于全球气温升高、城市化进程加快以及对能源效率的要求提高等各种因素，该行业正在经历大幅增长。该公司说："阻燃剂在确保暖通空调系统中的塑料部件符合严格的消防安全标准、保护消费者和财产免受潜在火灾危害方面发挥着至关重要的作用。”

 

该公司的产品经过严格测试，通过了针焰和灼热丝测试，验证了其在高风险环境中的可靠性（图3）。这确保了产品不仅符合法规标准，而且能在实际应用条件下有效工作。

 

图3：Tosaf 先进的阻燃实验室配备了最先进的技术，具有全面的测试能力，可满足各种防火标准的要求©TOSAF

 

“我们认识到，每种应用都有其独特的要求。因此，我们提供量身定制的改性材料以满足特定的机械性能和阻燃性能需求。我们的专家团队与客户密切合作，开发出不仅能提高安全性，还能优化暖通空调系统整体性能的解决方案。”该公司表示，这种定制方法能够满足从住宅空调设备到大型工业系统的各种应用需求。

 

Tosaf 提供符合各种 UL 94 等级的 PP 和 ABS 无卤阻燃改性材料。其卤化阻燃材料包括：FR PP V2，黑色卤化阻燃PP材料，符合 UL94 V2 标准，适用于需要中等阻燃性能的应用；FR PP V0，灰色，符合 UL94 V0 要求，为要求更高的应用提供更强的阻燃性能；FR PP 5VA，黑色，符合 UL94 5VA 等级，提供最高级别的阻燃性能，适用于需要卓越保护的关键部件；FR ABS V0，卤化阻燃ABS材料 ，符合 UL94 V0 标准。

 

Tosaf 表示，该公司还提供低碳足迹值的阻燃改性材料，使产品符合生态解决方案和可持续发展目标。

 

新型阻燃改性材料的发展方向之一：更可持续

 

可持续性是 Cabopol公司在电线电缆市场推出的新型阻燃改性材料的关注重点。R-Sofiplus材料系列是用于中压电力电缆护套的阻燃聚乙烯牌号，含有30%的消费后回收（PCR）成分。该公司表示，这个新型材料是一种全配方本色高密度聚乙烯解决方案，可将二氧化碳总排放量减少26%。此外，该公司还提供一种用于中低压护套和绝缘软电缆的无卤阻燃改性材料，其中 PCR 含量为 10%，可使二氧化碳排放量减少 8%。公司表示，这些改性材料反映了 Cabopol 在确保高安全和性能标准的同时减少对环境影响的承诺。

 

为应对可再生能源以及风力涡轮机系统、太阳能光伏系统和电动汽车充电基础设施中电缆应用的增长，Cabopol 扩充了其产品组合、生产能力和技术。Sofiplus One 改性材料产品组合现在包括适用于电子束、蒸汽固化或连续硫化工艺的电力电缆无卤素材料。该公司表示，这些创新有助于满足可再生能源系统中电缆的耐用性和性能要求。

 

 

来源 /  本文由荣格独家翻译自AMI《Compounding World》

作者 /  David Eldridge

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