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对申报2019年度河北省科技奖项目含钴类金属复合
盐无机阻燃剂的研发及应用的公示公告
项目名称：含钴类金属复合盐无机阻燃剂的研发及应用推荐单位：衡水市科技局
项目简介：随着橡塑材料在各个领域的广泛应用，因橡塑燃烧引起的火灾事故已成为日益严重的社会问题。大多数引发火灾原因都是因易燃材料被燃所致。由于橡塑材料的燃烧是一种复杂的自由基连锁反应过程，首先热解产生碳氢物片段，再与氧反应产生自由基，接着开始链式反应，最后产生大量烟气，生成有毒的挥发物质，对人类的生命安全和环境造成巨大威胁。阻燃剂是用于提高材料抗燃性能，阻止材料被点燃以及抑制火焰传播的一种助剂，是高分子材料的重要添加剂之一。以氢氧化铝、氢氧化镁及聚磷酸铵等为代表的无机阻燃剂由于具有无毒或低毒、环境友好等优点，被广泛的应用于阻燃高分子材料的各个领域。但无机阻燃剂同时存在阻燃效率低，添加量较大等缺点，这势必对材料的力学性能、加工性能等带来十分不利的影响。因此，开发新型、高效的无机阻燃剂，降低阻燃剂的添加量，或对阻燃剂进行表面改性处理进而改善阻燃剂与被阻燃基材的相容性成为无机阻燃剂体系研究的重要内容。
金属复合盐类阻燃剂因为其优异的阻燃性能逐渐受到人们的青睐。Thomas课题组在PVC中分别加入羟基锡酸锌和硼酸锌来研究了它们的阻燃和抑烟性能，实验结果表明，在PVC中添加3份羟基锡酸锌，就表现出极好的阻燃和抑烟性能。王建荣等也对锡酸锌在软质聚氯乙烯中的应用做了研究，对羟基锡酸锌与三氧化二锑的协同作用作了初步报导。徐建中课题组研究和开发以锡酸盐为主的一系列无机阻燃剂，研究发现其对PVC具有优异的阻燃消烟性。锡酸盐中的金属离子可与降解过程中PVC生成的HCl作用生成金属氯化物，金属氯化物可作强的Lewis酸被进一步催化、脱HCl，

进而促进PVC的交联反应，提高了成炭率。近几年的研究发现钴催化聚合物的降解，促进成炭，在凝聚相也起到阻燃消烟的作用。因此探索锡酸钴阻燃剂对聚合物材料的阻燃研究具有重要意义。
目前，金属复合盐无机阻燃剂的制备方法主要有化学共沉淀法、固-固反应法等。但这些方法都没有考虑在应用中的阻燃剂与被阻燃材料的相容性问题。为了改善阻燃剂与被阻燃材料的相容性，提高分散性及阻燃效率，人们开始对阻燃剂表面改性进行研究。如张予东等用硬脂酸改性羟基锡酸锌，改性后羟基锡酸锌与PVC材料的相容性明显提高，阻燃效率有所改善。但表面改性是对阻燃剂的二次处理，这不仅增加处理工序、成本较高。而往往对相容性的改善及阻燃效率的提高效果并不理想。
在河北省高等学校科技项目的支持下，我们针对无机阻燃剂与基体材料的相容性差，阻燃效率低等问题，从合成方法上寻找创新点，选择模板合成的方法制备了锡酸钴，铝酸钴阻燃剂，提高了无机阻燃剂的阻燃效率，并对其应用范围进行了研究，在工厂得到了应用推广。
主要完成单位及创新推广贡献：完成单位：衡水学院。
此项目以河北省高等学校科学计划研究项目《高比表面积锡酸钴阻燃剂的合成及其应用研究》为支撑，在项目研究与示范应用过程中取得了一下创新成果和贡献：
（1）提供了一种制备高效无机阻燃剂的新方法。通过控制模板，制备出特定组成、结构的高效、低毒的绿色环保锡酸钴、铝酸钴阻燃剂。
（2）针对特定高聚物的结构及组成特性，建立锡酸钴、铝酸钴阻燃剂的组成、结构、与橡塑阻燃消烟性能之间的联系，使其PVC阻燃基材具有良好的相容性。实现了提高阻燃剂的阻燃效率，改善阻燃剂与基体材料的相容性的统一。
（3）进一步开发了绿色阻燃橡塑材料

（4）在此锡酸钴阻燃剂研究应用基础上相继获得仿生合成新型铝酸钴复合阻燃剂及在塑料中的应用研究项目1项，
（5）以此为基础申请了高分子阻燃材料分析系统V1.0的计算机软件著作1项。完成项目产品应用推广企业6家。
（6）发表论文6篇。其中EI收录一篇
衡水学院全面承担项目的技术创新和推广工作。
推广应用及经济社会效益情况：
依托河北省高等学校科学计划研究项目制备的锡酸钴和铝酸钴阻燃剂，是一种无毒、无害、清洁环保阻燃剂，并将其应用于软PVC的阻燃消烟研究，研究发现，阻燃剂的加入有效提高了PVC材料的阻燃消烟性能，并进一步开发上述阻燃剂应用到橡塑材料中，并在衡水当地橡塑企业得到了推广应用，例如在景县利信橡胶材料有限公司新增利润51万，景县昊龙橡塑制品有限公司新增利润3.5万，景县赛钢橡塑制品有限公司新增利润6.5万，河北新东橡塑科技有限公司新增利润4.5万，景县乐昂橡塑有限公司新增利润10万，河北明伟橡塑制品有限公司新增利润26万。本项目的开展有力促进了新型绿色环保型塑料助剂的研发，进一步带动当地橡塑特色企业的发展，为衡水的经济发展起到了推动作用。

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