【正文】 產(chǎn)項(xiàng)目有供水、供電、通信、總圖設(shè)施等。2）輔助工程建設(shè)表7 通用技術(shù)平臺(tái)所需各項(xiàng)工程條件類別工程名稱條件土建生產(chǎn)車間4200 m2倉庫3000 m2檢驗(yàn)室800 m2其它300 m2公用工程給、排水系統(tǒng)120 t/h循環(huán)水配電設(shè)施315 KVA通風(fēng)采暖設(shè)施1套消防系統(tǒng)1套本項(xiàng)目動(dòng)力消耗以電為主，生產(chǎn)基地目前具有良好的公用工程配套條件，按上述條件進(jìn)行改擴(kuò)建，可以完全滿足本項(xiàng)目實(shí)施的需要。因此，本項(xiàng)目產(chǎn)品和技術(shù)在與國內(nèi)外同類產(chǎn)品和技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中，將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目提出和突破的系列關(guān)鍵技術(shù)，將確保創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)使產(chǎn)品具有優(yōu)異的性價(jià)比。我們采取戰(zhàn)略是確保粉體質(zhì)量的同時(shí)開發(fā)最先進(jìn)的共混技術(shù)制備系列鎂基高抑煙阻燃母料，使產(chǎn)品不僅提供給大型阻燃材料生產(chǎn)企業(yè)，也便于技術(shù)力量相對(duì)薄弱的小型企業(yè)直接使用。由于系列產(chǎn)品已在相關(guān)領(lǐng)域獲得應(yīng)用并獲國家和北京市的科技獎(jiǎng)勵(lì)，因此無技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。值得一提的是，歐盟在發(fā)布其禁令的同時(shí)，德國生產(chǎn)鎂化合物功能材料的南化學(xué)公司已開始大力向我國電器工業(yè)行業(yè)推銷其阻燃劑和熱穩(wěn)定劑，并已開始與我國相關(guān)企業(yè)密切接觸，試圖在國內(nèi)建廠，以所有可能的方式搶占我國市場(chǎng)。國外鎂化合物納米功能材料發(fā)展的特點(diǎn)主要為，依托海洋鎂資源，經(jīng)多種優(yōu)勢(shì)技術(shù)集成，將傳統(tǒng)鹽化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)建成大規(guī)模生產(chǎn)基地，產(chǎn)品多樣化，主要向家電、環(huán)保、建筑、農(nóng)業(yè)、電子信息、食品和醫(yī)藥等行業(yè)輻射。進(jìn)入90年代后，鎂化合物納米功能材料異軍突起。如果制備成系列高抑煙阻燃復(fù)合材料，其直接經(jīng)濟(jì)效益將數(shù)以百億元計(jì)。目前，國內(nèi)無鹵抑煙阻燃復(fù)合材料品種少，產(chǎn)量低，每年進(jìn)口近4萬噸，約占目前我國無鹵抑煙阻燃復(fù)合材料年需求量的1/3。主要內(nèi)容是盡快建立起我國工程塑料產(chǎn)業(yè)群，到2006年，五大通用工程塑料和ABS的年生產(chǎn)能力分別達(dá)到39萬噸和116萬噸，產(chǎn)量達(dá)到23．7萬噸和82萬噸，％和51．2％。項(xiàng)目產(chǎn)品達(dá)到的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：系列鎂基高抑煙阻燃材料按比例添加，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、介電性能、氧指數(shù)、抑煙性等滿足國家規(guī)定的電線電纜材料、阻燃電器制品、阻燃建筑材料相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。生產(chǎn)廠房面積800 m2，包括 200 m2 無菌無塵凈化車間。北京化工大學(xué)參與本項(xiàng)目工作的主要是段雪教授領(lǐng)導(dǎo)的化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定在編人員40余人，其中70％具有博士學(xué)位，80％為高級(jí)職稱研究人員。校內(nèi)化學(xué)、化工及相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)科配置齊全，與本項(xiàng)目相關(guān)的化工設(shè)計(jì)、化學(xué)工程、材料、應(yīng)用化學(xué)和工業(yè)催化等學(xué)科分別為國家、教育部和北京市重點(diǎn)學(xué)科，具有碩士和博士學(xué)位授予權(quán)。公司成立之初設(shè)立了生產(chǎn)管理部、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)部、科技開發(fā)部、財(cái)務(wù)部和辦公室等機(jī)構(gòu)，組織機(jī)構(gòu)如下圖所示。3．申請(qǐng)單位及其技術(shù)依托單位、合作單位的研究開發(fā)實(shí)力本項(xiàng)目申請(qǐng)單位為北京思踐通科技發(fā)展有限公司，成立于2003年12月15日，企業(yè)類型為有限責(zé)任公司，具有自營(yíng)進(jìn)出口權(quán)，實(shí)施該項(xiàng)目具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、合作優(yōu)勢(shì)、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)和服務(wù)優(yōu)勢(shì)。具體包括力學(xué)性能、阻燃性能以及抑煙性能等。倒品字排列三螺桿連續(xù)混煉機(jī)為北京化工大學(xué)新開發(fā)成功的新型連續(xù)高效混煉設(shè)備，其特點(diǎn)是在三螺桿混煉系統(tǒng)中有三個(gè)剪切區(qū)域和中心擠壓捏合區(qū)，復(fù)合材料在其中收到復(fù)雜的剪切和擠壓拉伸場(chǎng)的聯(lián)合作用，分散能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)混煉設(shè)備，對(duì)高填充復(fù)合材料體系有很好的適應(yīng)性。3）共混分散工藝技術(shù)為實(shí)現(xiàn)鎂基納米阻燃劑在聚合物基體中的納米尺度分散，通過特殊的工藝和裝備，獲得必要的剪切場(chǎng)與拉伸場(chǎng)。在配方體系中：通過偶聯(lián)劑及預(yù)處理工藝的選擇，解決納米級(jí)鎂基阻燃劑的有機(jī)化修飾；通過鎂基阻燃劑與磷系、氮系阻燃劑的復(fù)配，提高阻燃材料的阻燃效率，同時(shí)大幅度降低煙密度；通過分散劑、潤(rùn)滑劑的合理選用，解決復(fù)合材料的加工性能。倒品字形三螺桿連續(xù)混煉機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，使得物料在其中收到復(fù)雜的剪切場(chǎng)，同時(shí)在中心區(qū)域還受到擠壓拉伸場(chǎng)，在剪切、拉伸、壓縮復(fù)合作用下，無機(jī)粉體的分散效率大大提高。該方法為北京化工大學(xué)的專利技術(shù)，已獲得國家發(fā)明專利。雖然這些方法均證明是行之有效的方法，但各自均有一定的局限性，如振動(dòng)場(chǎng)和超聲場(chǎng)的施加方法比較困難，能量利用效率較低；原位插層聚合法僅適用于具有層狀結(jié)構(gòu)的納米材料等。2）母料制備技術(shù)根據(jù)不同樹脂的阻燃抑煙及其他要求，選擇適當(dāng)?shù)妮d體樹脂、分散劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑等，按科學(xué)配方和工藝制成濃縮母料。申請(qǐng)單位還為用戶提供應(yīng)用方面的技術(shù)指導(dǎo)、技術(shù)培訓(xùn)和咨詢服務(wù)。北京化工大學(xué)以獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)的科技成果為技術(shù)核心，提供強(qiáng)有力的可持續(xù)性技術(shù)支持。生產(chǎn)廠房面積800 m2，包括 200 m2 無菌無塵凈化車間。占總收入72％和65％，研究開發(fā)投入分別為57萬元和71萬元，占銷售額的43％和52％，納稅總額分別為20萬元和16萬元。另外，對(duì)于促進(jìn)我國塑料加工、機(jī)電產(chǎn)品制造、建材、包裝等行業(yè)的綠色產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建，有效促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，都將起到積極的促進(jìn)作用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。電線電纜產(chǎn)品的兼容性、安全性和環(huán)保性越來越得到重視，電纜的低煙、無鹵、防火、阻燃技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌是我國電線電纜產(chǎn)品生產(chǎn)中面臨的一個(gè)重要課題。在歐盟《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》中明確規(guī)定2006 年 7月1日起全面禁止PBB (Polybrominated Biphenyls多溴聯(lián)苯) 及PBDE (Polybrominated Diphenyl Ethers多溴二苯醚) 等溴系阻燃劑的使用。伴隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，國際社會(huì)對(duì)環(huán)境及健康的要求水準(zhǔn)也不斷提升，以應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的負(fù)面影響。因此無機(jī)阻燃劑在添加之前，必須先將一些反應(yīng)性兩親化合物接枝到其表面上進(jìn)行改性，以利于其在材料中的高度分散，從而顯著改善制品的性能。產(chǎn)品作為電線電纜的護(hù)套料、填充料、絕緣料，家電的工程塑料，新型建筑防火材料，電纜、管道的熱縮管料，汽車專用料及其它專用復(fù)合料，均有抑煙、阻燃效果。在本項(xiàng)目前期工作中，通過對(duì)系列產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在突破系列關(guān)鍵制備技術(shù)以后實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)，構(gòu)筑了較為完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，系列產(chǎn)品2004年納入了國家發(fā)改委產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃。同時(shí)，對(duì)促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整也具有積極意義。3）系列鎂基無機(jī)阻燃劑不僅具有良好阻燃抑煙性能，還可以提高復(fù)合材料的物理和機(jī)械性能，有效減少因加入無機(jī)阻燃劑導(dǎo)致的復(fù)合材料物理機(jī)械性能的下降。依托系列鎂基高抑煙阻燃復(fù)合材料研究平臺(tái)，突破了關(guān)鍵生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，為鎂基高抑煙阻燃復(fù)合材料產(chǎn)品最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。為了使新型阻燃劑在復(fù)合材料中獲得應(yīng)用，對(duì)高抑煙阻燃復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了阻燃抑煙復(fù)合功能材料制備的通用技術(shù)平臺(tái)。預(yù)計(jì)未來5年內(nèi)，我國阻燃劑消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率可達(dá)到1520％。增加的市場(chǎng)份額主要來源于電子電器和汽車工業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求。氫氧化鋁主要用于加工溫度低于其分解溫度的阻燃復(fù)合材料。在全球阻燃劑非鹵化傾向的驅(qū)使下，無機(jī)阻燃劑得到了快速的發(fā)展。3．技術(shù)開發(fā)狀況合成材料在國民經(jīng)濟(jì)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，但合成材料一般具有可燃、易燃的特點(diǎn)，易引發(fā)火災(zāi)危害及毒氣中毒事故，迫使人們對(duì)各種合成材料提出了阻燃要求。結(jié)果表明，新型納米無機(jī)阻燃劑具有優(yōu)良的阻燃抑煙性能，且由于阻燃劑以納米尺度高度分散在基材之中，在提高阻燃性能的同時(shí)，提高了材料的機(jī)械性能和加工性能，優(yōu)于傳統(tǒng)的阻燃劑。2000年，對(duì)鎂基納米無機(jī)阻燃劑在高聚物中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。先后開展了阻燃抑煙機(jī)理、層狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、層狀晶體生長(zhǎng)機(jī)理、成核反應(yīng)控制、晶化條件及粒徑尺寸分布控制和粒子表面改性方法等多方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作。但一方面資源利用率及深加工率低，大量初級(jí)鎂資源流失國外；同時(shí)另一方面大量閑置和廢棄的海洋及鹽湖鎂資源（海洋鹽化工年副產(chǎn)鎂鹽40萬噸）得不到有效的利用，嚴(yán)重污染了環(huán)境。LDH的層間陰離子產(chǎn)生的定向作用力，使其不同于片狀結(jié)構(gòu)的MDH，通過層板和層間陰離子的交錯(cuò)排列，以及層層疊加形成層狀結(jié)構(gòu)晶體。LDH的化學(xué)組成式為[M（II）1xM（III）x（OH）2]x+（Anx/n）mH2O，M（II）一般是Mg2+離子，M（III）為三價(jià)金屬離子，An為n價(jià)陰離子。例如，美國Solem公司開發(fā)的氫氧化鋁（ATH）超細(xì)級(jí)產(chǎn)品Micral 932和912，；Alcoa公司的S13超細(xì)ATH。由于無機(jī)阻燃劑具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，自2000以后，發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家紛紛建立了萬噸級(jí)無機(jī)阻燃劑生產(chǎn)裝置，使無機(jī)阻燃劑的消耗量在阻燃劑總消耗量中的比例進(jìn)一步增加，例如美國為60%，日本為64%，歐洲為50%?，F(xiàn)今新型阻燃劑研究開發(fā)的趨勢(shì)是有機(jī)阻燃劑正朝著低鹵和無鹵化方向發(fā)展；無機(jī)阻燃劑則要求在無鹵的情況下，兼有阻燃、抑煙和填料等多重功能。顯然，添加型阻燃劑使用方便、阻燃性能優(yōu)良，在合成高分子材料中的應(yīng)用更為廣泛。傳統(tǒng)的阻燃劑存在許多缺陷，如在材料中的分散性以及與材料的相溶性差等，更主要是這些阻燃劑中含有毒有害元素，一旦材料被引燃將釋放出大量的有毒、有害氣體并將產(chǎn)生對(duì)人體和環(huán)境有害的殘?jiān)?，因此新型阻燃劑的開發(fā)越來越受到人們的重視。在考慮到先進(jìn)科技成果對(duì)國民經(jīng)濟(jì)尤其是對(duì)北京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用和對(duì)綠色奧運(yùn)的積極影響作用，申請(qǐng)單位擬申請(qǐng)北京科技獎(jiǎng)企業(yè)創(chuàng)新專項(xiàng)基金并在該基金項(xiàng)目的支持下，在現(xiàn)有的系列鎂基高抑煙無機(jī)阻燃材料制備和應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展系統(tǒng)和深入的研究工作，建立一套5000t/a系列鎂基高抑煙無機(jī)阻燃材料生產(chǎn)的工業(yè)化裝置，增加阻燃材料品種，提高阻燃材料的附加值，擴(kuò)展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，從而為促進(jìn)北京市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。隨后，在北京市科技重點(diǎn)項(xiàng)目、國家經(jīng)貿(mào)委創(chuàng)新基金以及國家計(jì)委產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目等的支持下，先后建立了100t/a系列鎂基高抑煙無機(jī)阻燃劑制備的通用技術(shù)平臺(tái)、1000t/a和10000t/a工業(yè)化生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了系列鎂基高抑煙無機(jī)阻燃劑的產(chǎn)業(yè)化。在項(xiàng)目前期研究中，以我國西部鹽湖地區(qū)儲(chǔ)量豐富的鎂資源，沿海地區(qū)鹽化工企業(yè)副產(chǎn)的氯化鎂以及儲(chǔ)量豐富的鋁土礦資源為原料，在國家自然科學(xué)基金、科技部“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃、國家高技術(shù)發(fā)展（863）計(jì)劃及北京市政府的大力支持下，開展鎂基高抑煙無機(jī)阻燃劑的研究與開發(fā)，奠定了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究以及工程化研究基礎(chǔ)，先后研究成功納米氫氧化鎂（MDH）、納米鎂鋁層狀結(jié)構(gòu)材料（LDH）以及超分子結(jié)構(gòu)磷酸根和硼酸根插層材料三代鎂基高抑煙無機(jī)阻燃劑，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)創(chuàng)新。出于環(huán)境保護(hù)、減少財(cái)產(chǎn)損失、促進(jìn)人身安全和社會(huì)安定的考慮，無毒無污染的阻燃復(fù)合材料在國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，這為項(xiàng)目前期研究開發(fā)的系列鎂基高抑煙無機(jī)阻燃材料提供了廣闊的市場(chǎng)空間。阻燃劑是一類阻止材料燃燒和火焰?zhèn)鞑サ奈镔|(zhì)或化合物。反應(yīng)型阻燃劑是在基材的制造過程中加入的，它們或者作為反應(yīng)性單體或者作為交聯(lián)劑參與化學(xué)反應(yīng)，最后成為高聚物的結(jié)構(gòu)單元而賦予材料以阻燃性，且多用于熱固性高聚物。這些阻燃劑雖然具有良好的阻燃性，但也存在許多問題，其中的一大步分對(duì)環(huán)境和人身安全會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。2000年世界阻燃劑年消耗量約為130萬噸，其中無機(jī)阻燃劑的用量接近一半，且大部分是微米或亞微米級(jí)氫氧化鋁（ATH）和氫氧化鎂（MDH）。國外研究者正在致力于無機(jī)阻燃劑的超細(xì)化研究，但超細(xì)產(chǎn)品遠(yuǎn)未達(dá)到納米量級(jí)。上述八面體中的兩價(jià)鎂離子如果部分地被三價(jià)的金屬離子取代，在一定條件下就會(huì)形成陰離子型層狀結(jié)構(gòu)材料水滑石（LDH）。LDH層板上引入三價(jià)陽離子使層板骨架帶正電荷，層間相反電荷的陰離子與之相平衡，整體顯電中性。就鎂資源而論，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國鹽湖鎂鹽和沿海鹽化工副產(chǎn)的氯化鎂的總量達(dá)數(shù)十億噸，鎂資源擁有量占全球總儲(chǔ)量的1/3，居世界首位。1998年，開始將具有層狀結(jié)構(gòu)的納米氫氧化鎂和納米鎂鋁水滑石作為抑煙阻燃劑開展了全面、系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。隨后開展了磷酸根和硼酸根為客體的超分子插層結(jié)構(gòu)LDHs阻燃劑的合成研究，并迅速打開了工作局面。2001年，北京化工大學(xué)委托國家權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)層狀結(jié)構(gòu)鎂基納米無機(jī)阻燃劑和以其制備的各種復(fù)合材料進(jìn)行了檢測(cè)。北京思踐通科技發(fā)展有限公司是生產(chǎn)石油化工助劑、精細(xì)化學(xué)品、功能性復(fù)合材料以及專用化工設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè)，作為項(xiàng)目研究單位之一，于2003年以后協(xié)助北京化工大學(xué)開展了系列鎂基高抑煙阻燃材料生產(chǎn)的工程化研究工作，開發(fā)了阻燃母料的中試生產(chǎn)工藝，奠定了系列鎂基高抑煙阻燃材料工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)和工程基礎(chǔ)。鹵素阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)是用量較少，阻燃效率高，成本效能平衡性好，且適應(yīng)性廣，但是鹵素阻燃劑最大缺點(diǎn)是受熱時(shí)發(fā)煙量大，且釋放出的鹵化氫氣體具有強(qiáng)腐蝕性和毒性，潛藏著二次危害，因此其使用受到限制。目前國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家無機(jī)阻燃劑消費(fèi)量已超過了有機(jī)阻燃劑。從2002年開始，國內(nèi)阻燃劑消費(fèi)量急劇上升，、2002～2004年年均消費(fèi)增長(zhǎng)率超過20％。這兩個(gè)領(lǐng)域占阻燃劑消耗量的80％以上。北京化工大學(xué)在新型鎂基高抑煙阻燃劑生產(chǎn)技術(shù)科技攻關(guān)中，已建立了完備的納米材料制備、結(jié)構(gòu)表征、表面性質(zhì)測(cè)試、插層組裝的實(shí)施、表面原位合成等研究平臺(tái)，先后成功制備了系列納米量級(jí)鎂基無機(jī)阻燃劑產(chǎn)品。由于創(chuàng)制的系列鎂基無機(jī)阻燃劑的平均粒徑處于納米量級(jí)，由此制備的系列阻燃復(fù)合材料的質(zhì)量穩(wěn)定并符合國家相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，產(chǎn)品經(jīng)國家阻燃重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和用戶使用，產(chǎn)品阻燃和抑煙效果顯著，特別值得一提的是采用新型鎂基阻燃劑制備的核電站級(jí)電纜，已經(jīng)在田灣核電站建設(shè)中一舉中標(biāo)。炭燒結(jié)層的形成還能有效避免燃燒物的滴落現(xiàn)象，降低了火災(zāi)進(jìn)一步傳播的可能性。5）項(xiàng)目開發(fā)的系列高抑煙阻燃復(fù)合材料由于在阻燃抑煙性能上有大幅度的提升，可以廣泛應(yīng)用于電力、電子信息、化工、合成材料、建材、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，具有很高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度。7）開發(fā)的系列高抑煙阻燃復(fù)合材料生產(chǎn)成本較低、科技含量高、市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，符合國家倡導(dǎo)的環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。4．產(chǎn)品的主要用途、性能和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益（1）產(chǎn)品的主要用途以PE、PP、PVC、EVA、PA、PC、ABS、PET、PU等為基