化 工 进
展
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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第1期
我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望
欧 育 湘
（北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081）
摘 要：回顾和展望了阻燃无卤化进程，预测了未来5年阻燃剂（FR）市场的前景，对比了溴系阻燃剂（BFR）和磷系阻燃剂（PFR）的优劣，综述了有机磷系阻燃剂（OPFR）产业的近期发展，讨论了发展OPFR的机遇，分析了在我国发展OPFR产业的优势，并就此提出了作者的几点浅见。 关键词：阻燃剂；磷系阻燃剂；无卤化
中图分类号：TQ 314.24+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）01–0210–06
Developments of organic phosphorus flame retardant industry in China
OU Yuxiang
（School of Materials Science and Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China）
Abstract：The author predicts the flame retardant（FR）marketing in the coming five years，looks back and ahead for the non-halogenation of flame retardancy，and compares the advantages and disadvantages of bromine FR（BFR）and phosphorus FR（PFR）. Futhermore，opportunities and chanllenges for developing organic PFR（OPFR）are discussed，and the recent progress of OPFR industry is reviewed. In addition，the author analyzes China’s favorable situation in the development of OPFR，and put forward his suggestions in this aspect.
Key words：flame retardant；phosphorus flame retardant；non-halogenation
自20世纪50年代初至今的约60年间，特别是自20世纪80年代初至今的约30年间，阻燃剂（FR）及阻燃高分子材料在减少火灾引起的生命财产损失方面发挥了重要的作用。近40年来，很多工业发达国家即通过国家立法或行业法规，明文规定很多工业及消费产品必须达到一定的阻燃级别才能进入市场[1]。而且，随着全球环保意识的日益增强及对防火安全要求的日益提高，阻燃法规也随之不断更新及严格[2]。中国也于2006年颁布了防火方面的强制性国家标准GB2028—2006，要求公共场所使用的六类制品必须符合标准所要求的阻燃性能[3]。这说明中国相当重视和努力提高产品的安全水平，它必将有利地促进国内消费产品的阻燃化进程。
当前，全球FR的总用量在各类塑料助剂中仅次于增塑剂而居第二位。根据多来源的数据综合分析，全球2008年FR的总用量可达约1950 kt，销售
额达约41亿美元（约合人民币270亿元）[4]。据预
测，在2008—2014年间，全球FR的年平均增长率，用量可达4.9%，销售额可达7%，即2014年全球FR的用量及销售额可分别达2620 kt及61亿美元（约合人民币400亿元）[4]。北美、西欧、日本及其它亚洲国家和地区（包括中国、印度、韩国等）是FR的四大市场，就FR消耗量而言，其占有的市场份额，据估计，2005年分别为38%、33%、11%及18%，2008年分别为34%、29%、10%及27%[5]。即其它亚洲国家和地区这一市场所占FR用量的份额，3年间由18%增至27%，接近美国及欧洲的水平，而为日本的近3倍。
FR可分为无机及有机两大类，前者最主要的品种是三水合氧化铝（ATH），其它有氢氧化镁（MH）、
收稿日期：2010-10-11。
作者：欧育湘（1935—），男，博士生导师，主要从事阻燃材料研究。E-mail [email protected]。
第1期 欧育湘等：我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望 ·211·
三氧化二锑（ATO）、硼酸锌（ZB）、聚磷酸铵（APP）及无机磷酸盐等，后者则主要是卤素（包括卤-磷系）及磷系（包括磷-氮系）两大类，其次还有氮系。关于无机及有机类的用量比，直至21世纪初，在北美和西欧，无机类的用量占有约60%，有机类约40%[5]。但中国则有很大不同，所消耗的FR估计仍然有70%以上是卤（溴）-锑系统[5]。这种不合理的状况使中国面临调整FR产品结构的迫切任务和发展有机磷系阻燃剂（OPFR）的机遇。
1 溴系阻燃剂与磷系阻燃剂的比较
自FR大规模工业生产至21世纪初，溴系阻燃剂（BFR）一直在阻燃领域独占鳌头，在其极盛时，在全球范围内，其用量占总FR用量的20%
以上[5－
6]，而销售额比例则远高于此值，达30%[5]。尽管自1986年起，阻燃无卤化的呼声此起彼伏，但BFR的需求一直强劲，直至今日，BFR在全球的产量估计仍可达300 kt以上 [其中四溴双酚A
（TBBPA）达150 kt][7]。
之所以这样，是因为BFR阻燃效率高，价格适中；品种多（至少75～80种），适用面宽；热稳定性高，水溶性及有机溶剂溶解性极低，水解稳定性极佳；且被阻燃材料的阻燃性与BFR用量几乎成正比。BFR的缺点是由于它主要是气相阻燃，而这与抑烟是矛盾的，所以BFR热裂及燃烧时生成的烟及腐蚀性和有毒产物较多（特别是Br-Sb协效系统）；渗出性较大，使其易迁移至环境及生物体中；耐光性较差，使其可光解成有毒产物。特别是现已查明，有些BFR本身及其光解产物和热裂（燃烧）产物（如二口恶英）具有相当的毒性，致使一些环境保护组织和用户对BFR的生产和使用日益审慎。不过，高分子量的BFR（如溴代聚苯乙烯等）的上述缺点较小。再有，BFR几乎无一例外地与锑化合物协效使用，而锑资源是宝贵且有限的。另外，中国溴资源相对不足，近年溴价节节飚升。但在应用阻燃材料的早期及中期（20世纪六七十年代），由于当时认识的局限性，材料燃烧时的生烟量（包括腐蚀性及有毒产物生成量）尚不是人们十分关注的焦点，也不是所有阻燃材料所要求的主要性能之一，因此从20世纪60年代中期至1986年出现二口恶英问题这20多年间，在阻燃领域内，人们对BFR刮目相看，青睐有加。而在环保深入人心的今天，BFR逐步进入被陶汰之列了，其中有3种多溴二苯醚PDBPO（PeBDPO、OBDPO、DBDPO）已为
欧盟RoHS指令所禁用，六溴环十二烷（HBCD）也已被列为PBT物质，而产量最大的TBBPA也受到少数人的质疑。这样，占BFR总量50%以上的三大BFR均处境或前景堪忧或未卜。
至于OPFR（包括P系与P/N系FR），虽然人们尚未对其进行系统而全面的危害性评估，但由于它们主要是凝聚相阻燃（也具有一定的气相阻燃作用），热裂或燃烧时在被阻燃材料表面形成一层传质传热的屏障，所以生烟量、有毒及腐蚀气体生成量比BFR少，而这正是现代阻燃标准所极为要求的；其次，OPFR是高效的，即使不与其它化合物并用，在某些含氧塑料（如PA、PC、PBT及它们的合金）中，1%的P即可达到与10%的Br等效；再者，OPFR常具有与N系阻燃剂的协效作用，可实现分子间或分子内的协效阻燃，形成膨胀型阻燃剂（IFR），而IFR适用于多种材料的阻燃。此外，现代研究证明，多种OPFR还可与一系列价廉易得且环保的协效剂（如分子筛、纳米天然填料、硼酸锌）等并用，以提高阻燃效率，减少FR用量，降低材料成本，改善材料的其它性能[8]。还有，很多OPFR可水解（这也是缺点）和生物降解，可能较少有持久毒性。现有OPFR的缺点是耐热性、挥发性、水解（溶）性、增塑性、适用面、效率等方面均尚不能尽如人意，特别是对不含氧聚合物，单一PFR的阻燃效率甚低。同时，有些OPFR的价格较高，性价比欠佳。这些均限制了OPFR的应用，也呼唤新型结构的OPFR的诞生。不过，现在业内人士都几乎公认，用PFR及OPFR来取代BFR是实现阻燃无卤化最有希望和最切实可行的途径之一，推广使用PFR及OPFR几乎成了“无卤化”的代名词。
2 发展OPFR面临的机遇
BFR几十年的生产和使用使得全球很多地方（包括中国）的土壤、水体、大气、食品链甚至人乳中均发现了危害生态环境及人体健康的BFR（主要是DBDPO、HBCD、TBBPA）痕迹[9]，虽然其浓度还远离致害水平，但已引起环保组织及各国政府的高度重视和警惕，强烈呼吁限用或禁用或减排BFR（有些国家还形成了立法）。全球一些顶级的塑料及塑料产品制造商都已拟定了无卤化的进程和不再使用BFR的最后期限。有的国家要求2020年实现BFR的零排放[7]。这就给OPFR提供了潜在的发展动力和广阔的市场。多年来，无卤化进程一直在
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推进，且成就斐然。如在阻燃材料无卤化走在世界前列的欧盟国家，至2003年，电子电器及汽车行业使用的未增强及增强PA，无卤者已分别占约50%及25%[9]。全球所有无卤FR的销售额，已由2005年的16.2亿美元，将升至2010年27.2亿美元，年平均增长率达11%[8]，远高于同一时期全球FR总用量年平均增长率约5%的水平[4]。
尽管目前BFR在阻燃领域内仍处于不可忽视的地位，但这只是由于缺乏代用物不得已而维持的一种暂时局面，随着环保及阻燃新法规两方面压力的增大，BFR用量将日趋减少，PFR的用量将日益增加。且可以肯定，BFR的被取代是势在必行的。实际上，这种变化正在进行。如无卤化走在前列的欧洲，BFR的用量已由2005年的56 kt降至2008年的45 kt，BFR在FR总量中的比例也由2005年的11.4%降至2008年的8.5%[5]
。再以日本为例，BFR的用量已由2004年的74 kt降至2008年的60 kt，而最主要的BFR之一的TBBPA的用量则由2004年的35 kt降至2008年的22.5 kt，降低了36%。很多其它BFR的用量在2004年后也均有减少。与此同时，日本PFR的用量则由1996年的9.1 kt增至2008年的28 kt[10]
。据估计，目前全球无卤OPFR
（不包括P-X系）的用量约为150 kt，占FR总用
量的10%左右
[10]
，但随着FR无卤化进程的加快，
今后其用量年增长率会高于FR总用量的年增长率（4.9%）[4]
，有可能达到10%左右，则5年内OPFR在FR总量中的比例可能达到15%以上。就国内市场而言，如前所述，目前仍使用大量的BFR（估计在150 kt左右，如将ATO计入，则可达200 kt[5，11]
），
故取代BFR的任务更加迫切，同时也给OPFR带来
极大的发展空间。
还有一点也是很值得注意的，就是欧盟今后将首先在建材、铁路交通用材等领域实行新修订的欧盟各国统一使用的阻燃标准。根据这些标准的要求以及我国强制性国家标准GB 2028—2006的要求，采用BFR的材料对其中的某些阻燃指标是很难达到的，目前人们看好的解决技术途径之一也是采用PFR或P/N系IFR，这更为OPFR及P/N系FR的发展创造了有利条件。
最后，由于近年现代仪器（如气相FTIR、激光裂解时间飞行质谱、固体核磁、X射线光电子能谱等）的发展，为OPFR阻燃机理的研究提供了前所
未有的先进技术手段，使人们对OPFR固相及气相阻燃机理有了更深入的了解，这为OPFR的分子设计、协效复配及扩大应用提供了实用的理论基础。综上所述，在中国发展OPFR，在国内外均面临乐观的形势。
3 OPFR产业的近期进展
自1986年提出FR无卤化以来，FR的研究重点之一即转向OPFR，进入21世纪后尤为明显。垄断了全球80% BFR生产的三大巨头（美国的雅宝公司、科聚亚公司，以色列的死海溴化物公司）也积极问鼎PFR的研发和生产，例如雅宝公司几年前即在中国南京建成了BDP的生产装置及专门从事新型OPFR开发的研究基地。
近20年来，基本上没有全新化学结构的BFR问世，有的只是改进型及复配型的低聚及聚合BFR进入市场。但PFR则不同了，不要说为数极多的实验室合成的新OPFR（单是美国旭瑞达公司Levchik博士及美国纽约工业大学Weil教授在他们于近5年发表的几篇综述中[12-14]所总结的新OPFR结构即可能超过百种），就是已经规模化生产和获得应用的OPFR也不少，特别是用于工程塑料（EP）及聚氨酯泡沫塑料（PUF）的。 3.1 用于EP的新OPFR
第一个很成功的例子是BDP，即双酚A四苯基双磷酸酯低聚物[15]。BDP很适用于一些含氧EP，特别是PC及其合金PC/ABS。多种配比的PC/ABS，用12%～14%或略低（被阻燃PC/ABS中的P含量仅约1%）的BDP阻燃，可达UL94 V-0级，其它性能也能满足绝大多数用户的要求。BDP已在美国、日本及中国大规模生产和应用。我国江苏雅克科技股份有限公司及浙江万盛股份有限公司BDP的产能均已各自达到或接近10 kt/a，产品大部分外销，获得国外著名厂商（拜耳、巴斯夫）的一致称誉。还有RDP，它是BDP的同型物，只不过是将BDP中的双酚A换成间苯二酚，也是一个低聚物[16]。RDP的磷含量略高于BDP，热稳定性能略逊于BDP，但仍能承受一些EP的加工温度。RDP的潜在用途可能比BDP多，但价格较BDP高。RDP在国外早有供应，我国浙江万盛和江苏雅克现在也生产和销售RDP。
另一个值得一提的是浙江万盛生产的用于EP
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的固态磷酸酯PX-220，它与BDP及RDP相似，也是一个双羟基芳香族磷酸酯低聚物[17]，但因系固态，与液态的BDP及RDP相比，具有某些优点，尤其是加工及处理远为方便。PX-220已在国内市场销售几年，用户反应良好。日本也生产一种用于EP的固态磷酸酯[间苯二酚双（二甲苯基）磷酸酯][18]，它是一种单体化合物，磷含量比PX-220低，有些性能（特别是水解稳定性）优于PX-220，但售价甚昂。美国的旭瑞达公司是全球OPFR生产的顶级厂商，该公司多年来即致力于开发一种与PX-220类似的固态双磷酸酯（单体化合物，性能比PX-220更好），不过至今未见其在中国市场供应。
在EP用无卤OPFR中，另一个享有盛誉的是克莱恩公司上市的OP-1311及OP-1312系列FR[19]。它们是以次磷酸盐为基复配的P/N系FR，特别适用于PBT及PA，其阻燃的产品不仅在阻燃性能，而且在力学性能、加工性能、电性能（CTI值）及生烟性等方面均称满意，但售价较难为一般用户承受。我国一些单位也在研究类似OP-1311/ 1312的FR。
其次，DOPO（9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）及其一系列衍生物[20]已成功地用于环氧印刷电路板代替BFR，也用于制造含磷共聚酯（P含量达0.5%～0.75%时聚酯即达V-0级）。DOPO已在日本及我国多家工厂工业化生产[21]。
最后是季戊四醇三磷酸酯（Trimer），它是北京理工大学欧育湘及其博士研究生[22]首创合成并具有自主知识产权的无卤OPFR。其具有一般OPFR没有的特点，为白色结晶，P含量高达20%以上，熔点约300℃，起始分解温度达350℃，不溶于沸水，难水解，膨胀成炭，适用于EP及某些通用塑料。Trimer已经国内外多家单位研究，在某些阻燃材料中相当高效。
3.2 用于PUF的新OPFR
近10年来，这方面的研究极为活跃，合成出的OPFR很多，已经工业化生产的有拜耳公司新近推出的DMPP（二甲基丙基磷酸酯），其商品名称为VP SP51009[23]。它的特点是含P量高达20%，且黏度低，适于硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF），可大大降低FR用量和生烟量。
第2个是旭瑞达公司的PNX（低聚物），它是二乙基磷酸酯低聚物[24]。PNX的P含量为15%～
20%，黏度低，使用方便。它特别适于汽车用软质聚氨酯泡沫塑料（FPUF），用量仅需TDCP的40%～50%（FPUF的阻燃级别相同时）。如采用PNX与烷基化苯基磷酸酯的混合物，阻燃效率更高，且泡沫塑料的VOC值较低。
第3个是A&W 公司的烷基磷酸酯低聚物，所含为C1～C6的直链烷基，挥发性低，P含量高，将其用于FPUF时，10%的用量（相对于聚醚）可使产品具有自熄性。因为此OPFR含有C—P键（膦酸酯），故水解稳定性及热稳定性均高于一般磷酸酯[23]。
第4个是克莱恩公司的OP550[23]，它是一个乙基磷酸酯低聚物二元醇，属反应型FR，故阻燃性持久，对环境影响小。OP550的P含量为17%，其中的伯—OH能与TDI反应，故能替代一部分多元醇。OP550能用于RPUF及FPUF，4～7.5份（每100份聚醚）的用量能使产品通过MVSS302标准，且低雾。我国已有单位研发成功了类似的OPFR。
第5个是日本Daibachi公司的单官能团反应型PFR季戊四醇乙二醇磷酸酯[25]，它也是一个低聚物，将其用于FPUF，每100份聚醚用8.5份，可使产品通过MVSS302检测。
4 我国发展OPFR产业的优势
前文已经述及，用PFR取代BFR是势在必行的趋势，在今后的20年内，对PFR的需求将会在全球范围内日益增长。所以OPFR的生产一个时期以来已成为各国阻燃剂厂商看好的投资行业之一，而在我国发展OPFR产业，尤其具备诸多优势。 4.1 丰富的资源
在中国云南、贵州、四川及湖北等地，有藏量丰富的磷矿，居世界第二位或第三位[26]。由于这些矿处于中、西部地区，多年来的主要产品是黄磷，企业屡有亏损，虽一直寻求开发下游精细磷产品的机会，但至今未能全面实现。如能借助当前发展OPFR的良好机遇，综合利用磷矿，生产OPFR，进而推动和促进其它高附加值磷精细化工产品（如催化剂、萃取剂、医药中间体及其它功能助剂）的发展，形成系列生产链，则不仅能充分和有效综合利用资源，且在物流、劳动力及环保诸方面都会具有优势，肯定能降低OPFR的生产成本，使之在国际市场上具有与国外一流OPFR生
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产商相抗衡的竞争力，并逐步跻身于PFR领域内的主流地位。因为我国的磷资源优势是很少有国家能比肩的。 4.2 广阔的国内市场
前文中已经提及，目前我国消费的FR的结构是很不合理的，即绝大部分是BFR，而且绝对量相当大[11]，无卤化的任务更加迫切和繁重，BFR面临的形势更加严峻，单是现有国内市场对OPFR的需求量即相当可观。而且，随着我国强制性国家标准GB 2028—2006的逐步实施，国内消费品的阻燃化程度逐步提高，OPFR在国内的广阔市场和持久生命力更是指日可待的。据业内人士估计，今后国内OPFR用量的年增长率可望超过15%。 4.3 比较雄厚的技术基础
中国FR产业经过近40年的发展，现在无论在生产及研制上都已有相当的规模，在理论上及实践经验上都达到了相当的水平。材料阻燃性能的测试方法和标准也日趋完善，一些测试装置堪与国际媲美。现在，很多国际上一流的FR及阻燃材料生产商均看好中国FR的市场及研发能力，正在或者计划与中国进行国际合作。
对OPFR而言，目前我国已形成了2家龙头企业，即江苏雅克和浙江万盛，前者已于2010年5月在深圳成功上市，后者也正积极筹备上市。雅克现有OPFR及P/NFR产能约50 kt/a，供应的无卤OPFR有BDP、TEP、RDP，是陶氏、拜耳、巴斯夫、三星等公司的供货商[27]。万盛也是亚太地区磷系FR产量最大的厂家之一，建有10条磷酸酯（包括P/X系）生产线，产量达40 kt/a，生产的无卤OPFR有BDP、RDP、PX-220、WSFR-6，品种较多，结构较合理[28]。另据悉，江苏泰兴中海先锋化工有限公司正筹建以PH3路线生产有机磷化工产品（FR、除草剂、萃取剂、催化剂等）的大型生产线。生产规模比较大的中国OPFR生产商还有天津联瑞化工有限公司（该公司又于最近在河北新开工一家OPFR厂）、江苏长余化工有限公司等。上述OPFR的生产厂为在我国扩大OPFR的生产提供了坚实的基础。 国内OPFR的研发力量也比较雄厚，且参与单位及人员的数量正日益增多，著名的高校有北京理工大学、清华大学、四川大学、南京师范大学、东华大学、北京化工大学、青岛大学、东北林业大学等。可以说，迄今为止很多新的OPFR都曾在上述单位合成出来或正探索它们的合成，只是有些尚未
及时转化为生产力。这些OPFR的研究力量的充分发挥，定能为中国高端OPFR的持久创新和持续发展提供可靠的技术后盾。 4.4 产学研结合的优势
这里要特别提及的是，2010年1月30日成立了“绿色阻燃剂材料产业技术创新战略联盟”，该联盟将通过产、学、研合作模式，联合阻燃行业的生产企业、高等学校和科研院所，科学整合和充分利用资源，研制、生产、应用先进的OPFR及含OPFR的阻燃材料，为中国绿色阻燃材料的大规模生产提供技术和成本保障，提升行业的国际竞争力。联盟所提出的2015年前诸多目标的实现，定能使我国OPFR的科研、生产和应用跨上一个新高峰，实现中国OPFR行业早日达到国际主流地位。
5 对发展我国OPFR产业的几点浅见
（1）科学整合、合理配置和充分利用全行业的资源（人力、财力、设备），开发新产品，扩大产品生产规模，提高产品质量，降低产品成本，使OPFR的生产向大型化、集约化发展，充分发挥OPFR生产的规模效益。另外，各生产厂要加强协作，避免价格上的恶性竞争，保护行业和自身的正当利益和合理的利润空间。
（2）目标切实可行，计划留有余地，操作稳妥、可靠，切忌急躁和不切实际的超前。以PFR取代BFR虽然是必然的趋势，但必须在“技术上成熟、经济上可行”的前提下进行，也就是要在性能、价格、环保三方面都能为用户所接受，这绝不是轻而易举之事。特别是对一个新的OPFR，在投入市场之前，必须经历实验室合成和应用、工业化生产、质量达标和稳定、生态环境检验等多个阶段，每一步都是艰难而漫长的。一个全新结构产品的上市有时要经过几十年几代人的努力。所以在发展过程中，也宜当前和长远结合，自主创新和跟踪借鉴相结合，复配与合成相结合。
（3）OPFR的生产厂应加强应用研究、全方位为用户为服务，为用户量身定制产品，指导用户应用，这样才能加速PFR取代BFR的进程。
（4）深入开展OPFR的阻燃机理研究。目前，OPFR的生产和应用都处于初始阶段，制约其发展的瓶颈之一是人们对PFR及其复配系统的精细阻燃机理（包括凝聚相及气相）尚未充分而全面的认识，如果能在这方面有实质性进展，则无论是对提高现有PFR的效率，扩大它们的应用，还是设计新
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型OPFR的分子结构，都会带来全新的突破。现在我国阻燃行业完全有能力进行阻燃机理的前沿研究，并做出为世人瞩目的成果，愿同行共勉。
参 考 文 献
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·技术信息·
我国掌握“低碳水泥”关键技术可实现碳减排50%
日前，记者从北京举行的国家973计划项目中期检查会上获悉，以南京工业大学沈晓冬教授为首席科学家的“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”973项目组，已经基本掌握了“低碳水泥”生产技术，可实现水泥碳排放量减少50%以上。
中国是世界水泥生产第一大国，年产量占全球的50%以上，是排名第二的国家——印度的13.8倍。而水泥行业一直未能解决耗能高、污染重、二氧化碳排放多等难题，其碳排放量几乎占到了全国总量的1/5。专家指出,如何降低水泥生产过程中的能量消耗，减少二氧化碳排放，对于节能减排具有重要意义。
为此，科技部专门立项开展“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”，项目成员包括中国建筑材料科学研究总院、南京工业大学、清华大学、同济大学、华南理工大学等10
多个国内科研优势单位。沈晓冬教授带领的科研团队主要借助于水泥材料性能突破、主要生产工艺和生产装备的技术升级和技术创新，围绕水泥结构和熟料矿物组成、熟料分段烧成动力学及过程控制、水泥粉磨动力学及过程控制、水泥熟料和辅助性胶凝材料优化复合的化学和物理基础等重大科学问题开展研究，在降低能耗研究方面取得了多项进展。此外，项目还从燃烧学、水泥结构、水泥浆体组成等不同方面进行降低能耗的基础研究。
南京工业大学目前已与部分水泥企业建立了“低碳水泥”技术应用合作工程，产出的低碳水泥质量高、寿命长。但是，从整个行业来看，低碳水泥技术目前仍没有实现大规模的生产应用。专家建议，我国应成立低碳水泥产业联盟，将水泥专业的科研部门、水泥技术的开发部门、环保部门等全部纳入联盟内，形成低碳水泥工业体系，从而引领世界水泥工业发展。
（摘自中国化工在线“www.chemsino.com”）
化 工 进
展
·210·
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第1期
我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望
欧 育 湘
（北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081）
摘 要：回顾和展望了阻燃无卤化进程，预测了未来5年阻燃剂（FR）市场的前景，对比了溴系阻燃剂（BFR）和磷系阻燃剂（PFR）的优劣，综述了有机磷系阻燃剂（OPFR）产业的近期发展，讨论了发展OPFR的机遇，分析了在我国发展OPFR产业的优势，并就此提出了作者的几点浅见。 关键词：阻燃剂；磷系阻燃剂；无卤化
中图分类号：TQ 314.24+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）01–0210–06
Developments of organic phosphorus flame retardant industry in China
OU Yuxiang
（School of Materials Science and Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China）
Abstract：The author predicts the flame retardant（FR）marketing in the coming five years，looks back and ahead for the non-halogenation of flame retardancy，and compares the advantages and disadvantages of bromine FR（BFR）and phosphorus FR（PFR）. Futhermore，opportunities and chanllenges for developing organic PFR（OPFR）are discussed，and the recent progress of OPFR industry is reviewed. In addition，the author analyzes China’s favorable situation in the development of OPFR，and put forward his suggestions in this aspect.
Key words：flame retardant；phosphorus flame retardant；non-halogenation
自20世纪50年代初至今的约60年间，特别是自20世纪80年代初至今的约30年间，阻燃剂（FR）及阻燃高分子材料在减少火灾引起的生命财产损失方面发挥了重要的作用。近40年来，很多工业发达国家即通过国家立法或行业法规，明文规定很多工业及消费产品必须达到一定的阻燃级别才能进入市场[1]。而且，随着全球环保意识的日益增强及对防火安全要求的日益提高，阻燃法规也随之不断更新及严格[2]。中国也于2006年颁布了防火方面的强制性国家标准GB2028—2006，要求公共场所使用的六类制品必须符合标准所要求的阻燃性能[3]。这说明中国相当重视和努力提高产品的安全水平，它必将有利地促进国内消费产品的阻燃化进程。
当前，全球FR的总用量在各类塑料助剂中仅次于增塑剂而居第二位。根据多来源的数据综合分析，全球2008年FR的总用量可达约1950 kt，销售
额达约41亿美元（约合人民币270亿元）[4]。据预
测，在2008—2014年间，全球FR的年平均增长率，用量可达4.9%，销售额可达7%，即2014年全球FR的用量及销售额可分别达2620 kt及61亿美元（约合人民币400亿元）[4]。北美、西欧、日本及其它亚洲国家和地区（包括中国、印度、韩国等）是FR的四大市场，就FR消耗量而言，其占有的市场份额，据估计，2005年分别为38%、33%、11%及18%，2008年分别为34%、29%、10%及27%[5]。即其它亚洲国家和地区这一市场所占FR用量的份额，3年间由18%增至27%，接近美国及欧洲的水平，而为日本的近3倍。
FR可分为无机及有机两大类，前者最主要的品种是三水合氧化铝（ATH），其它有氢氧化镁（MH）、
收稿日期：2010-10-11。
作者：欧育湘（1935—），男，博士生导师，主要从事阻燃材料研究。E-mail [email protected]。
第1期 欧育湘等：我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望 ·211·
三氧化二锑（ATO）、硼酸锌（ZB）、聚磷酸铵（APP）及无机磷酸盐等，后者则主要是卤素（包括卤-磷系）及磷系（包括磷-氮系）两大类，其次还有氮系。关于无机及有机类的用量比，直至21世纪初，在北美和西欧，无机类的用量占有约60%，有机类约40%[5]。但中国则有很大不同，所消耗的FR估计仍然有70%以上是卤（溴）-锑系统[5]。这种不合理的状况使中国面临调整FR产品结构的迫切任务和发展有机磷系阻燃剂（OPFR）的机遇。
1 溴系阻燃剂与磷系阻燃剂的比较
自FR大规模工业生产至21世纪初，溴系阻燃剂（BFR）一直在阻燃领域独占鳌头，在其极盛时，在全球范围内，其用量占总FR用量的20%
以上[5－
6]，而销售额比例则远高于此值，达30%[5]。尽管自1986年起，阻燃无卤化的呼声此起彼伏，但BFR的需求一直强劲，直至今日，BFR在全球的产量估计仍可达300 kt以上 [其中四溴双酚A
（TBBPA）达150 kt][7]。
之所以这样，是因为BFR阻燃效率高，价格适中；品种多（至少75～80种），适用面宽；热稳定性高，水溶性及有机溶剂溶解性极低，水解稳定性极佳；且被阻燃材料的阻燃性与BFR用量几乎成正比。BFR的缺点是由于它主要是气相阻燃，而这与抑烟是矛盾的，所以BFR热裂及燃烧时生成的烟及腐蚀性和有毒产物较多（特别是Br-Sb协效系统）；渗出性较大，使其易迁移至环境及生物体中；耐光性较差，使其可光解成有毒产物。特别是现已查明，有些BFR本身及其光解产物和热裂（燃烧）产物（如二口恶英）具有相当的毒性，致使一些环境保护组织和用户对BFR的生产和使用日益审慎。不过，高分子量的BFR（如溴代聚苯乙烯等）的上述缺点较小。再有，BFR几乎无一例外地与锑化合物协效使用，而锑资源是宝贵且有限的。另外，中国溴资源相对不足，近年溴价节节飚升。但在应用阻燃材料的早期及中期（20世纪六七十年代），由于当时认识的局限性，材料燃烧时的生烟量（包括腐蚀性及有毒产物生成量）尚不是人们十分关注的焦点，也不是所有阻燃材料所要求的主要性能之一，因此从20世纪60年代中期至1986年出现二口恶英问题这20多年间，在阻燃领域内，人们对BFR刮目相看，青睐有加。而在环保深入人心的今天，BFR逐步进入被陶汰之列了，其中有3种多溴二苯醚PDBPO（PeBDPO、OBDPO、DBDPO）已为
欧盟RoHS指令所禁用，六溴环十二烷（HBCD）也已被列为PBT物质，而产量最大的TBBPA也受到少数人的质疑。这样，占BFR总量50%以上的三大BFR均处境或前景堪忧或未卜。
至于OPFR（包括P系与P/N系FR），虽然人们尚未对其进行系统而全面的危害性评估，但由于它们主要是凝聚相阻燃（也具有一定的气相阻燃作用），热裂或燃烧时在被阻燃材料表面形成一层传质传热的屏障，所以生烟量、有毒及腐蚀气体生成量比BFR少，而这正是现代阻燃标准所极为要求的；其次，OPFR是高效的，即使不与其它化合物并用，在某些含氧塑料（如PA、PC、PBT及它们的合金）中，1%的P即可达到与10%的Br等效；再者，OPFR常具有与N系阻燃剂的协效作用，可实现分子间或分子内的协效阻燃，形成膨胀型阻燃剂（IFR），而IFR适用于多种材料的阻燃。此外，现代研究证明，多种OPFR还可与一系列价廉易得且环保的协效剂（如分子筛、纳米天然填料、硼酸锌）等并用，以提高阻燃效率，减少FR用量，降低材料成本，改善材料的其它性能[8]。还有，很多OPFR可水解（这也是缺点）和生物降解，可能较少有持久毒性。现有OPFR的缺点是耐热性、挥发性、水解（溶）性、增塑性、适用面、效率等方面均尚不能尽如人意，特别是对不含氧聚合物，单一PFR的阻燃效率甚低。同时，有些OPFR的价格较高，性价比欠佳。这些均限制了OPFR的应用，也呼唤新型结构的OPFR的诞生。不过，现在业内人士都几乎公认，用PFR及OPFR来取代BFR是实现阻燃无卤化最有希望和最切实可行的途径之一，推广使用PFR及OPFR几乎成了“无卤化”的代名词。
2 发展OPFR面临的机遇
BFR几十年的生产和使用使得全球很多地方（包括中国）的土壤、水体、大气、食品链甚至人乳中均发现了危害生态环境及人体健康的BFR（主要是DBDPO、HBCD、TBBPA）痕迹[9]，虽然其浓度还远离致害水平，但已引起环保组织及各国政府的高度重视和警惕，强烈呼吁限用或禁用或减排BFR（有些国家还形成了立法）。全球一些顶级的塑料及塑料产品制造商都已拟定了无卤化的进程和不再使用BFR的最后期限。有的国家要求2020年实现BFR的零排放[7]。这就给OPFR提供了潜在的发展动力和广阔的市场。多年来，无卤化进程一直在
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推进，且成就斐然。如在阻燃材料无卤化走在世界前列的欧盟国家，至2003年，电子电器及汽车行业使用的未增强及增强PA，无卤者已分别占约50%及25%[9]。全球所有无卤FR的销售额，已由2005年的16.2亿美元，将升至2010年27.2亿美元，年平均增长率达11%[8]，远高于同一时期全球FR总用量年平均增长率约5%的水平[4]。
尽管目前BFR在阻燃领域内仍处于不可忽视的地位，但这只是由于缺乏代用物不得已而维持的一种暂时局面，随着环保及阻燃新法规两方面压力的增大，BFR用量将日趋减少，PFR的用量将日益增加。且可以肯定，BFR的被取代是势在必行的。实际上，这种变化正在进行。如无卤化走在前列的欧洲，BFR的用量已由2005年的56 kt降至2008年的45 kt，BFR在FR总量中的比例也由2005年的11.4%降至2008年的8.5%[5]
。再以日本为例，BFR的用量已由2004年的74 kt降至2008年的60 kt，而最主要的BFR之一的TBBPA的用量则由2004年的35 kt降至2008年的22.5 kt，降低了36%。很多其它BFR的用量在2004年后也均有减少。与此同时，日本PFR的用量则由1996年的9.1 kt增至2008年的28 kt[10]
。据估计，目前全球无卤OPFR
（不包括P-X系）的用量约为150 kt，占FR总用
量的10%左右
[10]
，但随着FR无卤化进程的加快，
今后其用量年增长率会高于FR总用量的年增长率（4.9%）[4]
，有可能达到10%左右，则5年内OPFR在FR总量中的比例可能达到15%以上。就国内市场而言，如前所述，目前仍使用大量的BFR（估计在150 kt左右，如将ATO计入，则可达200 kt[5，11]
），
故取代BFR的任务更加迫切，同时也给OPFR带来
极大的发展空间。
还有一点也是很值得注意的，就是欧盟今后将首先在建材、铁路交通用材等领域实行新修订的欧盟各国统一使用的阻燃标准。根据这些标准的要求以及我国强制性国家标准GB 2028—2006的要求，采用BFR的材料对其中的某些阻燃指标是很难达到的，目前人们看好的解决技术途径之一也是采用PFR或P/N系IFR，这更为OPFR及P/N系FR的发展创造了有利条件。
最后，由于近年现代仪器（如气相FTIR、激光裂解时间飞行质谱、固体核磁、X射线光电子能谱等）的发展，为OPFR阻燃机理的研究提供了前所
未有的先进技术手段，使人们对OPFR固相及气相阻燃机理有了更深入的了解，这为OPFR的分子设计、协效复配及扩大应用提供了实用的理论基础。综上所述，在中国发展OPFR，在国内外均面临乐观的形势。
3 OPFR产业的近期进展
自1986年提出FR无卤化以来，FR的研究重点之一即转向OPFR，进入21世纪后尤为明显。垄断了全球80% BFR生产的三大巨头（美国的雅宝公司、科聚亚公司，以色列的死海溴化物公司）也积极问鼎PFR的研发和生产，例如雅宝公司几年前即在中国南京建成了BDP的生产装置及专门从事新型OPFR开发的研究基地。
近20年来，基本上没有全新化学结构的BFR问世，有的只是改进型及复配型的低聚及聚合BFR进入市场。但PFR则不同了，不要说为数极多的实验室合成的新OPFR（单是美国旭瑞达公司Levchik博士及美国纽约工业大学Weil教授在他们于近5年发表的几篇综述中[12-14]所总结的新OPFR结构即可能超过百种），就是已经规模化生产和获得应用的OPFR也不少，特别是用于工程塑料（EP）及聚氨酯泡沫塑料（PUF）的。 3.1 用于EP的新OPFR
第一个很成功的例子是BDP，即双酚A四苯基双磷酸酯低聚物[15]。BDP很适用于一些含氧EP，特别是PC及其合金PC/ABS。多种配比的PC/ABS，用12%～14%或略低（被阻燃PC/ABS中的P含量仅约1%）的BDP阻燃，可达UL94 V-0级，其它性能也能满足绝大多数用户的要求。BDP已在美国、日本及中国大规模生产和应用。我国江苏雅克科技股份有限公司及浙江万盛股份有限公司BDP的产能均已各自达到或接近10 kt/a，产品大部分外销，获得国外著名厂商（拜耳、巴斯夫）的一致称誉。还有RDP，它是BDP的同型物，只不过是将BDP中的双酚A换成间苯二酚，也是一个低聚物[16]。RDP的磷含量略高于BDP，热稳定性能略逊于BDP，但仍能承受一些EP的加工温度。RDP的潜在用途可能比BDP多，但价格较BDP高。RDP在国外早有供应，我国浙江万盛和江苏雅克现在也生产和销售RDP。
另一个值得一提的是浙江万盛生产的用于EP
第1期 欧育湘等：我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望 ·213·
的固态磷酸酯PX-220，它与BDP及RDP相似，也是一个双羟基芳香族磷酸酯低聚物[17]，但因系固态，与液态的BDP及RDP相比，具有某些优点，尤其是加工及处理远为方便。PX-220已在国内市场销售几年，用户反应良好。日本也生产一种用于EP的固态磷酸酯[间苯二酚双（二甲苯基）磷酸酯][18]，它是一种单体化合物，磷含量比PX-220低，有些性能（特别是水解稳定性）优于PX-220，但售价甚昂。美国的旭瑞达公司是全球OPFR生产的顶级厂商，该公司多年来即致力于开发一种与PX-220类似的固态双磷酸酯（单体化合物，性能比PX-220更好），不过至今未见其在中国市场供应。
在EP用无卤OPFR中，另一个享有盛誉的是克莱恩公司上市的OP-1311及OP-1312系列FR[19]。它们是以次磷酸盐为基复配的P/N系FR，特别适用于PBT及PA，其阻燃的产品不仅在阻燃性能，而且在力学性能、加工性能、电性能（CTI值）及生烟性等方面均称满意，但售价较难为一般用户承受。我国一些单位也在研究类似OP-1311/ 1312的FR。
其次，DOPO（9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）及其一系列衍生物[20]已成功地用于环氧印刷电路板代替BFR，也用于制造含磷共聚酯（P含量达0.5%～0.75%时聚酯即达V-0级）。DOPO已在日本及我国多家工厂工业化生产[21]。
最后是季戊四醇三磷酸酯（Trimer），它是北京理工大学欧育湘及其博士研究生[22]首创合成并具有自主知识产权的无卤OPFR。其具有一般OPFR没有的特点，为白色结晶，P含量高达20%以上，熔点约300℃，起始分解温度达350℃，不溶于沸水，难水解，膨胀成炭，适用于EP及某些通用塑料。Trimer已经国内外多家单位研究，在某些阻燃材料中相当高效。
3.2 用于PUF的新OPFR
近10年来，这方面的研究极为活跃，合成出的OPFR很多，已经工业化生产的有拜耳公司新近推出的DMPP（二甲基丙基磷酸酯），其商品名称为VP SP51009[23]。它的特点是含P量高达20%，且黏度低，适于硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF），可大大降低FR用量和生烟量。
第2个是旭瑞达公司的PNX（低聚物），它是二乙基磷酸酯低聚物[24]。PNX的P含量为15%～
20%，黏度低，使用方便。它特别适于汽车用软质聚氨酯泡沫塑料（FPUF），用量仅需TDCP的40%～50%（FPUF的阻燃级别相同时）。如采用PNX与烷基化苯基磷酸酯的混合物，阻燃效率更高，且泡沫塑料的VOC值较低。
第3个是A&W 公司的烷基磷酸酯低聚物，所含为C1～C6的直链烷基，挥发性低，P含量高，将其用于FPUF时，10%的用量（相对于聚醚）可使产品具有自熄性。因为此OPFR含有C—P键（膦酸酯），故水解稳定性及热稳定性均高于一般磷酸酯[23]。
第4个是克莱恩公司的OP550[23]，它是一个乙基磷酸酯低聚物二元醇，属反应型FR，故阻燃性持久，对环境影响小。OP550的P含量为17%，其中的伯—OH能与TDI反应，故能替代一部分多元醇。OP550能用于RPUF及FPUF，4～7.5份（每100份聚醚）的用量能使产品通过MVSS302标准，且低雾。我国已有单位研发成功了类似的OPFR。
第5个是日本Daibachi公司的单官能团反应型PFR季戊四醇乙二醇磷酸酯[25]，它也是一个低聚物，将其用于FPUF，每100份聚醚用8.5份，可使产品通过MVSS302检测。
4 我国发展OPFR产业的优势
前文已经述及，用PFR取代BFR是势在必行的趋势，在今后的20年内，对PFR的需求将会在全球范围内日益增长。所以OPFR的生产一个时期以来已成为各国阻燃剂厂商看好的投资行业之一，而在我国发展OPFR产业，尤其具备诸多优势。 4.1 丰富的资源
在中国云南、贵州、四川及湖北等地，有藏量丰富的磷矿，居世界第二位或第三位[26]。由于这些矿处于中、西部地区，多年来的主要产品是黄磷，企业屡有亏损，虽一直寻求开发下游精细磷产品的机会，但至今未能全面实现。如能借助当前发展OPFR的良好机遇，综合利用磷矿，生产OPFR，进而推动和促进其它高附加值磷精细化工产品（如催化剂、萃取剂、医药中间体及其它功能助剂）的发展，形成系列生产链，则不仅能充分和有效综合利用资源，且在物流、劳动力及环保诸方面都会具有优势，肯定能降低OPFR的生产成本，使之在国际市场上具有与国外一流OPFR生
·214·化 工 进 展 2011年第30卷
产商相抗衡的竞争力，并逐步跻身于PFR领域内的主流地位。因为我国的磷资源优势是很少有国家能比肩的。 4.2 广阔的国内市场
前文中已经提及，目前我国消费的FR的结构是很不合理的，即绝大部分是BFR，而且绝对量相当大[11]，无卤化的任务更加迫切和繁重，BFR面临的形势更加严峻，单是现有国内市场对OPFR的需求量即相当可观。而且，随着我国强制性国家标准GB 2028—2006的逐步实施，国内消费品的阻燃化程度逐步提高，OPFR在国内的广阔市场和持久生命力更是指日可待的。据业内人士估计，今后国内OPFR用量的年增长率可望超过15%。 4.3 比较雄厚的技术基础
中国FR产业经过近40年的发展，现在无论在生产及研制上都已有相当的规模，在理论上及实践经验上都达到了相当的水平。材料阻燃性能的测试方法和标准也日趋完善，一些测试装置堪与国际媲美。现在，很多国际上一流的FR及阻燃材料生产商均看好中国FR的市场及研发能力，正在或者计划与中国进行国际合作。
对OPFR而言，目前我国已形成了2家龙头企业，即江苏雅克和浙江万盛，前者已于2010年5月在深圳成功上市，后者也正积极筹备上市。雅克现有OPFR及P/NFR产能约50 kt/a，供应的无卤OPFR有BDP、TEP、RDP，是陶氏、拜耳、巴斯夫、三星等公司的供货商[27]。万盛也是亚太地区磷系FR产量最大的厂家之一，建有10条磷酸酯（包括P/X系）生产线，产量达40 kt/a，生产的无卤OPFR有BDP、RDP、PX-220、WSFR-6，品种较多，结构较合理[28]。另据悉，江苏泰兴中海先锋化工有限公司正筹建以PH3路线生产有机磷化工产品（FR、除草剂、萃取剂、催化剂等）的大型生产线。生产规模比较大的中国OPFR生产商还有天津联瑞化工有限公司（该公司又于最近在河北新开工一家OPFR厂）、江苏长余化工有限公司等。上述OPFR的生产厂为在我国扩大OPFR的生产提供了坚实的基础。 国内OPFR的研发力量也比较雄厚，且参与单位及人员的数量正日益增多，著名的高校有北京理工大学、清华大学、四川大学、南京师范大学、东华大学、北京化工大学、青岛大学、东北林业大学等。可以说，迄今为止很多新的OPFR都曾在上述单位合成出来或正探索它们的合成，只是有些尚未
及时转化为生产力。这些OPFR的研究力量的充分发挥，定能为中国高端OPFR的持久创新和持续发展提供可靠的技术后盾。 4.4 产学研结合的优势
这里要特别提及的是，2010年1月30日成立了“绿色阻燃剂材料产业技术创新战略联盟”，该联盟将通过产、学、研合作模式，联合阻燃行业的生产企业、高等学校和科研院所，科学整合和充分利用资源，研制、生产、应用先进的OPFR及含OPFR的阻燃材料，为中国绿色阻燃材料的大规模生产提供技术和成本保障，提升行业的国际竞争力。联盟所提出的2015年前诸多目标的实现，定能使我国OPFR的科研、生产和应用跨上一个新高峰，实现中国OPFR行业早日达到国际主流地位。
5 对发展我国OPFR产业的几点浅见
（1）科学整合、合理配置和充分利用全行业的资源（人力、财力、设备），开发新产品，扩大产品生产规模，提高产品质量，降低产品成本，使OPFR的生产向大型化、集约化发展，充分发挥OPFR生产的规模效益。另外，各生产厂要加强协作，避免价格上的恶性竞争，保护行业和自身的正当利益和合理的利润空间。
（2）目标切实可行，计划留有余地，操作稳妥、可靠，切忌急躁和不切实际的超前。以PFR取代BFR虽然是必然的趋势，但必须在“技术上成熟、经济上可行”的前提下进行，也就是要在性能、价格、环保三方面都能为用户所接受，这绝不是轻而易举之事。特别是对一个新的OPFR，在投入市场之前，必须经历实验室合成和应用、工业化生产、质量达标和稳定、生态环境检验等多个阶段，每一步都是艰难而漫长的。一个全新结构产品的上市有时要经过几十年几代人的努力。所以在发展过程中，也宜当前和长远结合，自主创新和跟踪借鉴相结合，复配与合成相结合。
（3）OPFR的生产厂应加强应用研究、全方位为用户为服务，为用户量身定制产品，指导用户应用，这样才能加速PFR取代BFR的进程。
（4）深入开展OPFR的阻燃机理研究。目前，OPFR的生产和应用都处于初始阶段，制约其发展的瓶颈之一是人们对PFR及其复配系统的精细阻燃机理（包括凝聚相及气相）尚未充分而全面的认识，如果能在这方面有实质性进展，则无论是对提高现有PFR的效率，扩大它们的应用，还是设计新
第1期 欧育湘等：我国有机磷阻燃剂产业的分析与展望 ·215·
型OPFR的分子结构，都会带来全新的突破。现在我国阻燃行业完全有能力进行阻燃机理的前沿研究，并做出为世人瞩目的成果，愿同行共勉。
参 考 文 献
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·技术信息·
我国掌握“低碳水泥”关键技术可实现碳减排50%
日前，记者从北京举行的国家973计划项目中期检查会上获悉，以南京工业大学沈晓冬教授为首席科学家的“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”973项目组，已经基本掌握了“低碳水泥”生产技术，可实现水泥碳排放量减少50%以上。
中国是世界水泥生产第一大国，年产量占全球的50%以上，是排名第二的国家——印度的13.8倍。而水泥行业一直未能解决耗能高、污染重、二氧化碳排放多等难题，其碳排放量几乎占到了全国总量的1/5。专家指出,如何降低水泥生产过程中的能量消耗，减少二氧化碳排放，对于节能减排具有重要意义。
为此，科技部专门立项开展“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”，项目成员包括中国建筑材料科学研究总院、南京工业大学、清华大学、同济大学、华南理工大学等10
多个国内科研优势单位。沈晓冬教授带领的科研团队主要借助于水泥材料性能突破、主要生产工艺和生产装备的技术升级和技术创新，围绕水泥结构和熟料矿物组成、熟料分段烧成动力学及过程控制、水泥粉磨动力学及过程控制、水泥熟料和辅助性胶凝材料优化复合的化学和物理基础等重大科学问题开展研究，在降低能耗研究方面取得了多项进展。此外，项目还从燃烧学、水泥结构、水泥浆体组成等不同方面进行降低能耗的基础研究。
南京工业大学目前已与部分水泥企业建立了“低碳水泥”技术应用合作工程，产出的低碳水泥质量高、寿命长。但是，从整个行业来看，低碳水泥技术目前仍没有实现大规模的生产应用。专家建议，我国应成立低碳水泥产业联盟，将水泥专业的科研部门、水泥技术的开发部门、环保部门等全部纳入联盟内，形成低碳水泥工业体系，从而引领世界水泥工业发展。
（摘自中国化工在线“www.chemsino.com”）