產(chǎn)品中心
阻燃防火且看中國石化“金鐘罩”材料
夏季多高溫、雷雨天氣，易引發(fā)火災(zāi)，對企業(yè)的安全生產(chǎn)、人們的人身安全造成威脅。能夠抑制或延滯燃燒，不會傳播火焰或熔滴的阻燃材料成為防護安全的“金鐘罩”，被大范圍的應(yīng)用于服裝、石油、化工、冶金、造船、消防、國防等領(lǐng)域。中國石化致力于研發(fā)生產(chǎn)具有阻燃功能的特別的材料，織就“真金不怕火煉”的防護服、提高車輛遇到火源時的安全性、為家居用品提供阻燃保護……為各行各業(yè)筑起守護安全的堅強防線。本版推出專題，揭秘中國石化的“金鐘罩”材料。
本版文圖由 陳思琪 翟瑞龍 潘亞男 劉玉福 曾文勇 萬 敏 陳藝文 劉淑梅 張春梅 提供
“我們?nèi)ツ晗掳肽觊_始試用廣州石化生產(chǎn)的V-2級阻燃聚丙烯樹脂產(chǎn)品，其阻燃性、剛性、耐熱性等指標均能滿足我們的生產(chǎn)規(guī)格要求。我們大家都希望廣州石化聚焦馬桶蓋、插座、接線板底盒及板材等目標領(lǐng)域，繼續(xù)在抗沖系列新產(chǎn)品方面做更多的阻燃改性嘗試?！?
普通聚丙烯樹脂的極限氧指數(shù)為17%~18%，一經(jīng)點燃迅速燃燒殆盡，并產(chǎn)生大量帶焰熔滴，導(dǎo)致火焰的二次傳播，具有較高的火災(zāi)風險。V-2級阻燃聚丙烯樹脂是一款通過在線阻燃改性技術(shù)生產(chǎn)的功能化產(chǎn)品，賦予聚丙烯樹脂不易燃燒的屬性。
目前通過在線級阻燃聚丙烯樹脂，在電子電器、汽車工業(yè)、建筑材料和包裝材料等方面存在廣泛的應(yīng)用。
采用在線改性工藝，在聚丙烯粉料進入造粒工段，將阻燃復(fù)合助劑按照設(shè)計比例，通過電子秤下料系統(tǒng)進入造粒機筒體，與聚丙烯粉料一起經(jīng)混煉、剪切等工序形成熔融狀樹脂，再由齒輪泵加壓通過篩網(wǎng)、模板進行水下切粒，合格顆粒經(jīng)干燥、振動篩選后送至料倉，生成V-2級阻燃聚丙烯樹脂。
多年來，石化行業(yè)源頭工廠只提供聚丙烯原料，沒有涉及改性領(lǐng)域。隨著下游應(yīng)用的發(fā)展，阻燃聚丙烯市場持續(xù)擴大。目前，國內(nèi)阻燃聚丙烯市場規(guī)模已超150萬噸/年。針對下游改性廠添加阻燃母粒的摻混不均勻性及改性后的高成本等問題，將阻燃聚丙烯樹脂提前到源頭公司制作是大勢所趨，可大幅度的提升阻燃效率、減少樹脂性能損失、降低下游客戶生產(chǎn)成本。
阻燃聚丙烯主流的生產(chǎn)方式是下游樹脂改性企業(yè)對聚丙烯樹脂進行二次加工改性，原料生產(chǎn)與阻燃劑添加相互獨立，存在阻燃劑在聚丙烯基體中分散效果不佳、阻燃效率降低、產(chǎn)品綜合性能衰減等問題。
北化院通過大量實驗優(yōu)化確定阻燃聚丙烯配方，結(jié)合中國石化樹脂生產(chǎn)平臺的優(yōu)勢，將阻燃改性引入聚丙烯生產(chǎn)線，解決了阻燃助劑與生產(chǎn)助劑不匹配等問題，成功開發(fā)出V-2級阻燃聚丙烯樹脂。
應(yīng)用北化院自主開發(fā)的在線阻燃改性生產(chǎn)技術(shù)，可直接在石化企業(yè)的生產(chǎn)裝置上完成阻燃改性，最大限度保留了樹脂的基礎(chǔ)性能，具有更高的阻燃效率。同時，省去了樹脂改性企業(yè)的二次加工環(huán)節(jié)，能夠大大降低企業(yè)的生產(chǎn)所帶來的成本。目前，V-2級阻燃聚丙烯樹脂已在廣州石化批量生產(chǎn)，并供給下游衛(wèi)浴制品生產(chǎn)企業(yè)試用，產(chǎn)品性能達到客戶真正的需求，成本優(yōu)勢顯著。
聚丙烯的阻燃改性一直是業(yè)界關(guān)注的焦點。2022年12月，廣州石化在2號聚丙烯裝置應(yīng)用北化院研發(fā)的阻燃劑，首次試生產(chǎn)V-2級阻燃聚丙烯樹脂產(chǎn)品獲成功，并于2023年4月進行了二次生產(chǎn)，成為中國石化系統(tǒng)內(nèi)首家成功生產(chǎn)V-2級阻燃聚丙烯樹脂的企業(yè)。分析根據(jù)結(jié)果得出，該產(chǎn)品擁有非常良好的阻燃性、剛性、耐熱性，可應(yīng)用于電源電路插板插座、衛(wèi)浴等領(lǐng)域。
V-2級阻燃聚丙烯樹脂產(chǎn)品對阻燃劑配比要求嚴苛。生產(chǎn)前，廣州石化技術(shù)質(zhì)量部研發(fā)中心技術(shù)人員提前與北化院做好溝通協(xié)調(diào)，就產(chǎn)品阻燃性能開展測試，全方面了解下游客戶對阻燃產(chǎn)品性能、級別等方面的要求，綜合評估測試結(jié)果，一直在優(yōu)化試產(chǎn)方案。生產(chǎn)期間，由于阻燃劑與當前別的產(chǎn)品使用助劑性能差異較大，廣州石化采取裝置提前介入的方式，開展生產(chǎn)風險評估、做好參數(shù)優(yōu)化，及時解決產(chǎn)品熔指波動問題，推動順利生產(chǎn)。截至目前，廣州石化累計銷售V-2級阻燃聚丙烯樹脂近50噸。
作為五大通用塑料之一，聚丙烯在交通運輸、建筑、電工器材、航空航天等領(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用。隨著國內(nèi)經(jīng)濟加快速度進行發(fā)展，很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)郾┨岢隽俗枞嫉男枨?。我國阻燃聚丙烯市場?guī)模超過150萬噸/年，現(xiàn)有的生成方式是下游改性廠對聚丙烯樹脂進行二次加工改性。北化院開發(fā)的在線阻燃改性技術(shù)開國內(nèi)在石化企業(yè)裝置上直接生產(chǎn)阻燃聚丙烯的先河。
通過北化院在線級阻燃聚丙烯樹脂在某些特定的程度上可以延緩火焰的蔓延，為火災(zāi)應(yīng)對和逃生爭取更多的時間。然而，V-2等級并不是最高級，該等級阻燃聚丙烯并不適用于對阻燃性能要求極高的應(yīng)用場景，例如一些特定的電子設(shè)備外殼或建筑內(nèi)部材料，在大多數(shù)情況下要V-1或V-0等級的材料。實現(xiàn)V-1甚至V-0等級材料的在線生產(chǎn)，是我們下一步的攻關(guān)方向。
“大型儲能的電堆設(shè)備有三個核心材料：隔膜、電極和電解液。隔膜和電解液已實現(xiàn)國產(chǎn)化，對阻燃防火、電導(dǎo)率等性能要求比較高的電極長期被國外壟斷。2023年，我們與上海石化、清華大學(xué)聯(lián)合開展電極原材料攻關(guān)。今年4月，使用上海石化預(yù)氧絲制成的碳材料電極產(chǎn)品通過了單電堆性能驗證，各項測試指標均達到國外同等級產(chǎn)品水平。相較國外進口原料，上海石化生產(chǎn)的預(yù)氧絲產(chǎn)品在阻燃防火性、力學(xué)性能、電化學(xué)性能等方面具備一定優(yōu)勢，且原料供給的及時性和穩(wěn)定能力有保障?！薄颖蹦炒笮蛢δ芷髽I(yè)
預(yù)氧絲是一種氧化型聚丙烯腈（PAN）纖維，被稱為“無法燃燒的新材料”。其不會燃燒、熔化、軟化或滴落，防火性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，能夠很好的滿足工廠企業(yè)安全生產(chǎn)的需求，為阻燃防火提供了新選擇。
預(yù)氧絲具有強度高、毛絲少、耐熱性強、耐化學(xué)性和電絕緣性等特性，可大范圍的應(yīng)用于阻燃防火服、特種作戰(zhàn)服、建筑、航空航天、汽車、儲能等領(lǐng)域。
原油經(jīng)過常減壓裝置蒸餾處理后，可從中提取石腦油等組分，石腦油進入乙烯裝置，在溫度700~900攝氏度的乙烯裂解爐中裂解成丙烯。丙烯在催化劑的作用下，與氨、氧氣發(fā)生丙烯氨氧化反應(yīng)，生成丙烯腈。丙烯腈經(jīng)過聚合、脫單，與溶劑進行混合溶解制得紡絲原液，經(jīng)過紡絲、牽伸、干燥等工序形成原絲，原絲再經(jīng)過預(yù)氧化工序制成預(yù)氧絲。
目前，我國中低端預(yù)氧絲產(chǎn)能較為充足，主要使用在于保溫隔熱領(lǐng)域。但應(yīng)用于儲能和個人防護等領(lǐng)域的中高端預(yù)氧絲仍依賴進口。上海石化是中國石化唯一能夠生產(chǎn)可紡預(yù)氧絲并實現(xiàn)高端預(yù)氧絲國產(chǎn)化替代的企業(yè)，單線噸/年，生產(chǎn)的高端預(yù)氧絲具備優(yōu)越的力學(xué)性能、良好的可紡性和超高極限氧指數(shù)（指在規(guī)定的試驗條件下，試樣在氧、氮混合物氣體中維持平衡燃燒所需的最低氧濃度，通常認為極限氧指數(shù)大于27%的材料是難燃的、小于20%的材料是易燃的），最高極限氧指數(shù)可達50%。
上海石化堅持科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，在預(yù)氧絲產(chǎn)品生產(chǎn)的基本工藝研發(fā)技術(shù)和應(yīng)用方面先行先試。2023年以來，該公司著力攻關(guān)預(yù)氧絲生產(chǎn)的基本工藝技術(shù)，落實生產(chǎn)控制工藝優(yōu)化措施，先后經(jīng)歷兩次試生產(chǎn)，在2023年12月首次實現(xiàn)紗線、碳布打樣成功。
今年4月，上海石化完成預(yù)氧絲產(chǎn)品首批針刺及后道工序加工試制，并根據(jù)下游客戶加工反饋意見，不斷調(diào)整預(yù)氧絲生產(chǎn)的基本工藝操作，提升產(chǎn)品綜合性能。該公司還持續(xù)深化產(chǎn)銷研用一體化，成立專業(yè)銷售團隊，產(chǎn)品工程師及時跟進市場動態(tài)，密切對接公司制作和客戶的真實需求，大力拓展國內(nèi)外預(yù)氧絲應(yīng)用領(lǐng)域客戶。今年3月，他們將預(yù)氧絲產(chǎn)品正式推向個人防護等領(lǐng)域，實現(xiàn)首次國內(nèi)銷售和出口。
當前，國內(nèi)對中高端預(yù)氧絲產(chǎn)品的市場需求量較大，但基本依賴進口。對此，上海石化主要從三個方面做優(yōu)化和改進。首先是持續(xù)加大技術(shù)攻關(guān)力度，著力提升預(yù)氧絲產(chǎn)品性能。目前，上海石化在預(yù)氧絲實際生產(chǎn)中主要面臨兩大技術(shù)瓶頸：一是生產(chǎn)的全部過程中使用的國產(chǎn)油劑和進口油劑存在一定差別，導(dǎo)致絲束的可紡性仍需逐步提升；二是預(yù)氧絲產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域逐步高端化，發(fā)煙量等指標還未達到航空航天領(lǐng)域的使用標準。對此，上海石化將在預(yù)氧絲生產(chǎn)的全部過程和油劑使用方面做好優(yōu)化，促進產(chǎn)品各項指標符合中高端市場領(lǐng)域需求。其次是加強產(chǎn)品供應(yīng)鏈規(guī)范化建設(shè)，提升預(yù)氧絲產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定性，增強產(chǎn)品的市場競爭力。最后是全力拓展系統(tǒng)內(nèi)外部應(yīng)用市場，推動預(yù)氧絲產(chǎn)品擴銷增效。
“針對以往阻燃工裝舒適性差、費用昂貴等問題，儀征化纖強化技術(shù)攻關(guān)，突破阻燃防靜電面料技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了配方國產(chǎn)化。儀特斯®阻燃防靜電面料，在保障高防護性能的同時質(zhì)地柔軟，提高了成品工藝流程中的縫合效率，制作出的阻燃工裝美觀舒適。我們的客戶反饋，用儀征化纖對位芳綸阻燃防靜電面料制成的防靜電服，阻燃性能好、穿著舒適透氣，他們很滿意?！?
對位芳綸是對位芳香族聚酰胺纖維的簡稱，是指酰胺鍵連接的由對位芳香基組成的線型大分子構(gòu)成的合成纖維，其中85%以上的酰胺鍵直接與兩個芳基連接。
●力學(xué)性能 對位芳綸最突出的力學(xué)性能就是高強度和高模量。其強度是鋼的3倍，是滌綸工業(yè)絲的4倍，初始模量是滌綸工業(yè)絲的4~10倍，是聚酰胺纖維的10倍以上。
●熱性能 對位芳綸耐高溫性能好。其具備極高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度，分別為270攝氏度以上和430攝氏度以上，最高分別達360攝氏度和600攝氏度。
●阻燃性 對位芳綸具有較高的燃燒溫度和極限氧指數(shù)值，在空氣中極難燃燒，離開火焰后自動熄滅，在500~600攝氏度的高溫下也難以點燃，是很好的阻燃材料。
●耐候性 芳綸和其他含苯聚合物一樣，對紫外線、電子射線敏感，可見光對其影響程度較大。波長300~450納米的光波易為芳綸吸收，能導(dǎo)致酰胺基裂解，造成強度下降，同時顏色也會變黑。
對位芳綸是我國關(guān)鍵的戰(zhàn)略材料，大范圍的應(yīng)用于航空航天、軍事、體育用品、個體防護等領(lǐng)域，是國防建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展的重要功能性材料。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展和我們正常的生活水平的提高，市場對高性能纖維材料的需求量慢慢的變大。對位芳綸作為優(yōu)異的高性能纖維材料，能夠優(yōu)化終端產(chǎn)品性能、延長常規(guī)使用的壽命、降低使用成本。隨著對位芳綸技術(shù)的持續(xù)不斷的發(fā)展，其性能將會更加優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展。
以對苯二胺和對苯二甲酰氯為單體，在N-甲基吡咯烷酮(NMP)-氯化鈣溶劑體系中，經(jīng)低溫縮聚制備出紡絲原料PPTA（聚對苯二甲酰對苯二胺）樹脂，洗滌干燥后的PPTA樹脂和濃硫酸混合形成液晶紡絲液，采用干噴濕紡制備出對位芳綸纖維。
2023年9月，中國石化科技部在儀征化纖召開4000噸/年對位芳綸工藝設(shè)計包審查會，聽取儀征化纖等項目單位匯報、審閱有關(guān)的資料，專家經(jīng)提問、討論，都同意該工藝設(shè)計包通過審核檢查，認為開發(fā)的工藝設(shè)計包技術(shù)先進，工藝流程、設(shè)備選型設(shè)計、控制方案合理可行，整體技術(shù)具有創(chuàng)新性。
對位芳綸與超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維并稱為三大高性能纖維。對位芳綸具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸堿、重量輕等優(yōu)良性能，被譽為“子彈打不透、烈火燒不著”的材料，在國防軍工和民用工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。2019年11月，歷經(jīng)16年攻關(guān)，儀征化纖建成千噸級對位芳綸工業(yè)化示范裝置，又歷經(jīng)近4年攻關(guān)，形成了4000噸/年對位芳綸工藝設(shè)計包，在奮力打造中國石化芳烴下游產(chǎn)業(yè)鏈示范基地和特種纖維研發(fā)生產(chǎn)基地方面邁出重要一步。
阻燃工作服是一種特殊工作服，大范圍的使用在化工生產(chǎn)工作場所。在有易燃易爆風險的工作場所，如果作業(yè)人員穿著阻燃防護服，可減輕燒傷程度、較少燒傷面積。發(fā)生大火時，穿著阻燃防護服可有效延長逃生時間。
2021年9月1日，新《安全生產(chǎn)法》施行。2022年，國家市場監(jiān)管總局（國家標準委）會同應(yīng)急管理部制定的《個體防護裝備配備規(guī)范》開始實施。根據(jù)新《安全生產(chǎn)法》和《個體防護裝備配備規(guī)范》，國內(nèi)各石油化學(xué)工業(yè)企業(yè)陸續(xù)配備大量阻燃工裝。隨著時下人們生活水平日益提高，對阻燃工裝的舒適性也提出慢慢的升高的要求，不僅要安全，而且要穿著舒適?！皟x特斯”阻燃工裝在滿足所有安全性能的前提下，有效緩解了防護性能和舒適性的矛盾，使操作人員“愿意穿”。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)有300多萬家化工企業(yè)，“儀特斯”阻燃工裝具有廣闊的未來市場發(fā)展的潛力。
