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我国无机系阻燃剂行业研究
我国无机系阻燃剂行业研究
(一)行业发展概况
1、行业概况
(1)阻燃剂的定义
阻燃剂是指加入可燃材料中能够增加材料耐燃性、延缓燃烧速度或阻止燃烧
的助剂,又称难燃剂、耐火剂或防火剂,主要应用于高分子复合材料的阻燃处理。
经过阻燃剂加工后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终
止火焰的传播,从而达到阻燃作用。
就阻燃剂的下游应用领域而言,塑料占80%,橡胶占10%,纺织品占5%,
涂料占3%,纸张、木材及其他占2%。
(2)阻燃剂的分类
阻燃剂的种类繁多,一般按照化学元素的不同,主要可分为无机系、有机磷
系和有机卤系三大类。
三类阻燃剂的对比情况如下表所示:
1)无机系阻燃剂
公司生产的主要产品超细氢氧化铝阻燃剂系列产品属于无机系阻燃剂。
无机系阻燃剂是指由具有本质阻燃性的无机元素精细加工而成的单质或化
合物,其可以物理分散状态与高分子材料充分混合,在气相或凝聚相通过化学或
物理变化起到阻燃作用。
常见的无机系阻燃剂有超细氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑等。
其中,超细氢氧化铝具备阻燃、抑烟、填充三重功能,且低毒或无毒、不滴漏、
不挥发、吸热量大、效果持久,因此成为无机系阻燃剂中的典型代表和主流种类。
无机系阻燃剂的优势是性价比高、低毒或无毒、低腐蚀性或无腐蚀性、低烟,
目前主要应用在各类电线电缆、保温材料、印刷线路板等通用塑料、橡胶行业。
缺点是添加量较大、与下游材料的相容性较差,容易引起所制造材料力学性能的
改变,这也导致其在力学性能要求较高的产品中应用受到一定限制。
未来通过阻
燃剂复配技术、颗粒纳米化技术及表面处理技术,可降低添加量,改善所添加的
下游高分子复合材料的力学性能。
超细氢氧化铝的阻燃机理如下:
①吸热:
在200~250℃脱水吸热,抑制聚
合物升温;②稀释:
上述脱水过程所释放的水蒸气可稀释周边可燃气体和氧气浓
度,从而抑制燃烧蔓延;③覆盖:
超细氢氧化铝脱水后在高分子复合材料表面生
成的氧化铝具有较强耐火性,相当于一层保护膜,起到隔绝氧气的作用;④碳化:
氧化铝具有较高活性,可催化高分子材料的热氧交联反应,在高分子复合材料表
面形成一层炭化膜,从而减弱燃烧时的传热、传质效应,起到阻燃作用。
2)有机磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂是指以磷为主要阻燃成分的有机阻燃剂,部分有机磷系产品
也含有少量卤素,如TCPP。
有机磷系阻燃剂品种众多,用途广泛,其优点是阻
燃效率高、低毒、少烟、低腐蚀性、与材料相容性好,并且兼具阻燃和增塑的双
重功能,缺点在于,其多为油状液体,使得挥发性较高、热稳定性较差,下游应
用受到限制。
目前,有机磷系阻燃剂主要应用于聚氨酯材料和工程塑料。
3)有机卤系阻燃剂
有机卤系阻燃剂是指以卤素(溴、氯元素)为主要阻燃成分的有机阻燃剂,
自20世纪60年代开始被广泛运用于阻燃剂市场。
溴系阻燃剂是有机卤系阻燃剂中的代表,在所有有机卤系阻燃剂中,溴系阻
燃剂的销量一直处于领先地位,尤其在电工及电子电器产品使用的阻燃剂中,目
前约有70%仍是溴系阻燃剂。
但是,溴系阻燃剂在环保和安全方面的缺点也日益显现,由于溴系阻燃剂的
阻燃机理大多是气相阻燃,因此在发挥阻燃作用时会产生大量烟雾、腐蚀性气体
和有毒气体,如卤化氢、二噁英等,且多数溴系阻燃剂不易分解,容易在环境中
形成累积,对环境和生物造成长期危害。
针对这种情况,欧美和日本等国家和地区近年来陆续颁布了以《关于在电子
电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)指令为代表的一系列法律法规,
逐步对有机卤系阻燃剂进行限制和禁用。
此外,由于全球溴资源的稀缺和垄断,
溴素的价格上涨较快。
在此背景下,阻燃剂行业无溴化进程日渐加快,阻燃剂制
造企业正在寻求其他符合安全环保要求的阻燃剂来替代现有的有机卤系阻燃剂。
(3)阻燃剂行业概况
1)全球阻燃剂行业概况及发展趋势
阻燃剂的历史最早可以追溯至1820年,从二十世纪60年代开始逐渐被大量
使用。
经过几十年的发展,阻燃剂已成为仅次于增塑剂的第二大塑料助剂产品。
目前全球主要阻燃剂供应商大多分布在亚洲、欧洲和北美等地,消费市场也主要
集中在这些地区。
①全球阻燃剂市场稳定增长,中国市场增长最快
2017年,全球阻燃剂需求量约285万吨,年均增长率约5%,发展较为稳
定。
其中,亚太地区增长最快,世界阻燃剂的消费重心正逐步向亚洲地区转移,
主要增量来自中国市场。
2018年,中国阻燃剂消耗量将占全球阻燃剂消耗总量
的近1/33。
据此推算,2018年中国阻燃剂需求量达100万吨。
②有机卤系阻燃剂仍占据重要地位,但市场占比下降
欧美等发达国家在20世纪60年代就通过国家立法强制在主要行业推行阻燃
剂的使用,覆盖了建筑、纺织、汽车、电子、家具等多个行业,这些举措极大的
推动了阻燃剂行业的发展。
在行业发展初期,有机卤系阻燃剂以其优良的阻燃性
能和良好的材料相容性占据了阻燃材料领域的主导地位。
由于有机卤系阻燃剂大多含有卤素(氯、溴元素),其虽具有良好的阻燃作
用,但真正发生火灾时,这类材料会在燃烧过程中释放大量浓烟及有毒、腐蚀性、
刺激性气体,严重妨碍消防人员进行救火和人员疏散工作,卤化氢气体会腐蚀周
围建筑设施造成更大的损害,且这些材料在正常使用情况下也会对人造成一定影
响。
欧美国家陆续出台了《斯德哥尔摩公约》、《关于报废电子电气设备指令》
(WEEE)、《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)、《关
于化学品注册、评估、许可和限制法案》(REACH)等法规政策,限制在材料中
使用某些有害金属元素和卤素,因此有机卤系阻燃剂在环保方面日益受到严格限
制,市场占比逐渐下降。
③无机系阻燃剂、有机磷系阻燃剂市场占比提升
随着有机卤系阻燃剂受到越来越多的环保质疑,围绕无机系阻燃剂和有机磷
系阻燃剂的改进化研究不断增加,后两类主要阻燃剂在阻燃性能方面也有了较大
提升,具有优良分散性和特殊性能的新型无机阻燃剂、有机磷系阻燃剂及协同复
配阻燃剂市场占比逐渐提升。
2)阻燃剂行业的未来发展趋势
近年来,阻燃剂的发展趋势顺应两条主线,一是提高阻燃性能,二是满足环
保与生态安全的要求。
对无机系阻燃剂来说,主要品种仍然为金属氢氧化物、氮化合物、硼化合物
和锑化合物等,目前国外大量使用以超细氢氧化铝和超细氢氧化镁为主的无机阻
燃剂,美国、日本、西欧的无机阻燃剂消费量分别占阻燃剂总消费量的60%、64%
和50%。
未来无机系阻燃剂的发展趋势为:
①不断研发纳米级无机阻燃粉体,使阻燃
复合材料兼具良好的阻燃和力学性能;②寻找更为优异的粉体表面改性剂,使无
机系阻燃剂具有更优良的相容特性;③复配协同效应以提高阻燃效率,在磷系、
卤系、氮系和无机系阻燃剂之间,或者某类阻燃剂内部进行复合化,取长补短;
④提高其热稳定性,扩大下游应用范围。
对有机卤系阻燃剂来说,其阻燃性能具有一定优势,但环保性受到质疑,整
体市场占比呈现下滑趋势,欧洲和美国的溴系阻燃剂用量急剧下降,溴系阻燃剂
占阻燃剂总量的比例已降至10%左右。
对有机磷系阻燃剂来说,其环保性较好,但阻燃效率比有机卤系阻燃剂低,
热稳定性较差,市场需求量基本保持稳定。
3)中国阻燃剂行业概况
①国内阻燃剂行业起步较晚,但发展迅速
我国阻燃剂行业起步较晚,1985年国内阻燃剂产量约0.5万吨,至2006年
达26万吨。
这段时期内,国内阻燃剂以有机卤系阻燃剂为主,无机系、有机磷
系阻燃剂产量占比很小。
2006年开始,我国陆续出台了一些防火安全方面的专项法规,国内阻燃剂
消费量迅速增长,带动了一批国内阻燃剂生产企业的发展,企业数量不断增加,
产品种类日益丰富,近年来国内阻燃剂市场保持高速增长,其中无机系阻燃剂成
为行业的增长亮点和主要驱动力。
②阻燃行业立法和阻燃标准陆续出台,执行力度不断加强
随着中国经济的持续高速增长,高分子材料的应用范围及用量不断增加,但
由于其具有易燃性,所引发的火灾数量亦呈现上升趋势,为避免和减少火灾数量、
发生火灾时的影响,我国借鉴国外发达国家经验,陆续出台了《民用建筑外保温
系统及外墙装饰防火暂行规定》以及修订后的《中华人民共和国消防法》等相关
的法规政策,奠定了防火安全的政策基础。
但由于成本、观念和管理等方面的原因,这些法规政策的执行力度不强,以
至于火灾事故频繁发生。
近年来,国家对防火安全的重视程度不断提升,陆续出
台了《建筑内部装修设计防火规范》等新的阻燃标准,国内企业对上述政策的执
行力度也逐渐增强,由此带动阻燃剂行业蓬勃发展。
③无机系、有机磷系阻燃剂市场占比提升,有机卤系阻燃剂市场占比下降
近年来,国内无机系、有机磷系阻燃剂蓬勃发展,有机卤系阻燃剂的市场占
比则逐渐下降。
2008年,亚洲地区(以中国为主)有机卤系阻燃剂的使用比例
在50%左右,至2012年已降至约40%,2017年我国溴系阻燃剂(有机卤系阻
燃剂的主要品种)使用占比已降至约14%。
国内阻燃剂市场的产品结构从以有机卤系阻燃剂为主,逐渐转变为以无机
系、有机磷系阻燃剂为主,有机卤系阻燃剂为辅。
总体来看,目前我国生产的有
机卤系和有机磷系阻燃剂大多直接或经初步加工后间接出口至国外,国内应用较
少;无机系阻燃剂则大多用于国内下游终端产品,出口量较少。
2、行业竞争格局及市场化程度
随着国民经济结构的不断调整和国家相关产业政策的引导,近年来我国阻燃
剂行业不断发展,形成了较为稳定的市场竞争格局。
(1)阻燃剂行业生产厂商数量较多、无机系阻燃剂行业集中度较高
目前,我国阻燃剂生产企业数量较多,江、浙地区主要生产有机磷系阻燃剂,
山东地区以生产有机卤系阻燃剂、无机系阻燃剂为主,河南、辽宁地区以生产无
机系阻燃剂为主,广东地区阻燃剂的品种较多。
相对来说,国内无机系阻燃剂的行业集中度较高,以超细氢氧化铝为主流品
种,主要生产厂商有中超股份、中国铝业、淄博鹏丰、中顺科技等。
(2)国内无机系阻燃剂生产厂商的市场份额不断扩大
我国无机系阻燃剂市场最初主要由跨国公司垄断,经过近20年的发展,国
内逐渐涌现出一批具有一定技术能力的无机系阻燃剂生产商,逐步在细分领域掌
握了先进技术,并形成自主知识产权,基础研究能力、加工制造工艺、产品检测
技术均有了大幅提升,形成了一定规模的中、高技术含量产品的研发生产能力,
不断缩小与国际知名企业的差距,实现了无机系阻燃剂的进口替代。
此外,由于国内企业具有成本低、贴近客户、反应灵活等优势,因此在竞争
中市场份额不断扩大。
目前我国已成为全球主要的无机系阻燃剂生产国和消费
国。
(3)我国无机系阻燃剂生产企业逐渐参与国际竞争
随着国内无机系阻燃剂的不断发展,生产企业技术实力的不断增强,产品稳
定性、应用性能等指标表现良好。
国内企业与国际知名企业生产的无机系阻燃剂
在技术、产品及应用领域方面已不存在显著差异,近年来,国内产品逐渐出口至
韩国、印度等地,与国际跨国公司展开直接竞争,取得了较为显著的市场拓展效
果。
3、行业内主要企业
国内主要企业情况如下:
(1)中国铝业股份有限公司(以下简称“中国铝业”,601600.SH)
中国铝业是中国有色金属行业的龙头企业。
旗下子公司中铝山东新材料有限
公司和中铝中州新材料科技有限公司均生产超细氢氧化铝。
(2)山东淄博鹏丰铝业有限公司(以下简称“淄博鹏丰”)
淄博鹏丰成立于2007年,是一家专注于超细氢氧化铝粉体环保阻燃填料研
究、开发、生产经营的高新技术企业。
(3)山东中顺新材料科技有限公司(以下简称“中顺科技”)
中顺科技成立于2011年,是一家专业从事氢氧化铝微粉阻燃剂的高新技术
企业。
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