夏季多高温、雷雨天气，易引发火灾，对企业的安全生产、人们的人身安全造成威胁。能够抑制或延滞燃烧，不会传播火焰或熔滴的阻燃材料成为防护安全的“金钟罩”，被广泛应用于服装、石油、化工、冶金、造船、消防、国防等领域。中国石化致力于研发生产具有阻燃功能的特殊材料，织就“真金不怕火炼”的防护服、提高车辆遇到火源时的安全性、为家居用品提供阻燃保护……为各行各业筑起守护安全的坚强防线。本版推出专题，揭秘中国石化的“金钟罩”材料。
本版文图由 陈思琪 翟瑞龙 潘亚男 刘玉福 曾文勇 万 敏 陈艺文 刘淑梅 张春梅 提供
V-2级阻燃聚丙烯树脂
“我们去年下半年开始试用广州石化生产的V-2级阻燃聚丙烯树脂产品，其阻燃性、刚性、耐热性等指标均能满足我们的生产要求。我们希望广州石化聚焦马桶盖、插座、接线板底盒及板材等目标领域，继续在抗冲系列产品方面进行更多的阻燃改性尝试。”
——广东佛山某注塑生产企业
产品名片
1.什么是V-2级阻燃聚丙烯树脂？
普通聚丙烯树脂的极限氧指数为17%~18%，一经点燃迅速燃烧殆尽，并产生大量带焰熔滴，导致火焰的二次传播，具有较高的火灾风险。V-2级阻燃聚丙烯树脂是一款通过在线阻燃改性技术生产的功能化产品，赋予聚丙烯树脂不易燃烧的属性。
2.V-2级阻燃聚丙烯树脂应用在哪些领域？
目前通过在线技术生产的V-2级阻燃聚丙烯树脂，在电子电器、汽车工业、建筑材料和包装材料等方面有着广泛的应用。
生产工艺
采用在线改性工艺，在聚丙烯粉料进入造粒工段，将阻燃复合助剂按照设计比例，通过电子秤下料系统进入造粒机筒体，与聚丙烯粉料一起经混炼、剪切等工序形成熔融状树脂，再由齿轮泵加压通过筛网、模板进行水下切粒，合格颗粒经干燥、振动筛选后送至料仓，生成V-2级阻燃聚丙烯树脂。
市场情况
多年来，石化行业源头工厂只提供聚丙烯原料，没有涉及改性领域。随着下游应用的发展，阻燃聚丙烯市场持续扩大。目前，国内阻燃聚丙烯市场规模已超150万吨/年。针对下游改性厂添加阻燃母粒的掺混不均匀性及改性后的高成本等问题，将阻燃聚丙烯树脂提前到源头企业生产是大势所趋，可大大提高阻燃效率、减少树脂性能损失、降低下游客户生产成本。
北化院：在线阻燃改性降成本提效率
阻燃聚丙烯主流的生产方式是下游树脂改性企业对聚丙烯树脂进行二次加工改性，原料生产与阻燃剂添加相互独立，存在阻燃剂在聚丙烯基体中分散效果不佳、阻燃效率降低、产品综合性能衰减等问题。
北化院通过大量实验优化确定阻燃聚丙烯配方，结合中国石化树脂生产平台的优势，将阻燃改性引入聚丙烯生产线，解决了阻燃助剂与生产助剂不匹配等问题，成功开发出V-2级阻燃聚丙烯树脂。
应用北化院自主开发的在线阻燃改性生产技术，可直接在石化企业的生产装置上完成阻燃改性，最大限度保留了树脂的基础性能，具有更高的阻燃效率。同时，省去了树脂改性企业的二次加工环节，能够有效降低企业的生产成本。目前，V-2级阻燃聚丙烯树脂已在广州石化批量生产，并供给下游卫浴制品生产企业试用，产品性能达到客户要求，成本优势显著。
广州石化：成功生产阻燃聚丙烯树脂
聚丙烯的阻燃改性一直是业界关注的焦点。2022年12月，广州石化在2号聚丙烯装置应用北化院研发的阻燃剂，首次试生产V-2级阻燃聚丙烯树脂产品获成功，并于2023年4月进行了二次生产，成为中国石化系统内首家成功生产V-2级阻燃聚丙烯树脂的企业。分析结果表明，该产品具有良好的阻燃性、刚性、耐热性，可应用于电源电路插板插座、卫浴等领域。
V-2级阻燃聚丙烯树脂产品对阻燃剂配比要求严苛。生产前，广州石化技术质量部研发中心技术人员提前与北化院做好沟通协调，就产品阻燃性能开展测试，全面了解下游客户对阻燃产品性能、级别等方面的要求，综合评估测试结果，不断优化试产方案。生产期间，由于阻燃剂与当前其他产品使用助剂性能差异较大，广州石化采取装置提前介入的方式，开展生产风险评估、做好参数优化，及时解决产品熔指波动问题，推动顺利生产。截至目前，广州石化累计销售V-2级阻燃聚丙烯树脂近50吨。
加快攻关更高等级阻燃聚丙烯
嘉宾：北化院高级专家 李 杰
作为五大通用塑料之一，聚丙烯在交通运输、建筑、电工器材、航空航天等领域有着广泛的应用。随着国内经济快速发展，很多应用领域对聚丙烯提出了阻燃的需求。我国阻燃聚丙烯市场规模超过150万吨/年，现有的生成方式是下游改性厂对聚丙烯树脂进行二次加工改性。北化院开发的在线阻燃改性技术开国内在石化企业装置上直接生产阻燃聚丙烯的先河。
通过北化院在线阻燃技术生产的V-2级阻燃聚丙烯树脂在一定程度上可以延缓火焰的蔓延，为火灾应对和逃生争取更多的时间。然而，V-2等级并不是最高级，该等级阻燃聚丙烯并不适用于对阻燃性能要求极高的应用场景，例如一些特定的电子设备外壳或建筑内部材料，可能需要V-1或V-0等级的材料。实现V-1甚至V-0等级材料的在线生产，是我们下一步的攻关方向。
预氧丝
“大型储能的电堆设备有三个核心材料：隔膜、电极和电解液。隔膜和电解液已实现国产化，对阻燃防火、电导率等性能要求较高的电极长期被国外垄断。2023年，我们与上海石化、清华大学联合开展电极原材料攻关。今年4月，使用上海石化预氧丝制成的碳材料电极产品通过了单电堆性能验证，各项测试指标均达到国外同等级产品水平。相较国外进口原料，上海石化生产的预氧丝产品在阻燃防火性、力学性能、电化学性能等方面具备一定优势，且原料供给的及时性和稳定性有保障。”——河北某大型储能企业
产品名片
1.什么是预氧丝？
预氧丝是一种氧化型聚丙烯腈（PAN）纤维，被称为“无法燃烧的新材料”。其不会燃烧、熔化、软化或滴落，防火性能优越、应用领域广阔，能够满足工厂企业安全生产的需求，为阻燃防火提供了新选择。
2.预氧丝具有什么特性？应用在哪些领域？
预氧丝具有强度高、毛丝少、热稳定性强、耐化学性和电绝缘性等特性，可广泛应用于阻燃防火服、特种作战服、建筑、航空航天、汽车、储能等领域。
生产工艺
原油经过常减压装置蒸馏处理后，可从中提取石脑油等组分，石脑油进入乙烯装置，在温度700~900摄氏度的乙烯裂解炉中裂解成丙烯。丙烯在催化剂的作用下，与氨、氧气发生丙烯氨氧化反应，生成丙烯腈。丙烯腈经过聚合、脱单，与溶剂进行混合溶解制得纺丝原液，经过纺丝、牵伸、干燥等工序形成原丝，原丝再经过预氧化工序制成预氧丝。
市场情况
目前，我国中低端预氧丝产能较为充足，主要应用于保温隔热领域。但应用于储能和个人防护等领域的中高端预氧丝仍依赖进口。上海石化是中国石化唯一能够生产可纺预氧丝并实现高端预氧丝国产化替代的企业，单线产能约4000吨/年，生产的高端预氧丝具备优越的力学性能、良好的可纺性和超高极限氧指数（指在规定的试验条件下，试样在氧、氮混合物气体中维持平衡燃烧所需的最低氧浓度，通常认为极限氧指数大于27%的材料是难燃的、小于20%的材料是易燃的），最高极限氧指数可达50%。
上海石化：产品实现首次国内销售和出口
上海石化坚持科技创新，在预氧丝产品生产工艺技术研发和应用方面先行先试。2023年以来，该公司着力攻关预氧丝生产工艺技术，落实生产控制工艺优化措施，先后经历两次试生产，在2023年12月首次实现纱线、碳布打样成功。
今年4月，上海石化完成预氧丝产品首批针刺及后道工序加工试制，并根据下游客户加工反馈意见，不断调整预氧丝生产工艺操作，提升产品综合性能。该公司还持续深化产销研用一体化，成立专业销售团队，产品工程师及时跟进市场动态，密切对接企业生产和客户需求，大力拓展国内外预氧丝应用领域客户。今年3月，他们将预氧丝产品正式推向个人防护等领域，实现首次国内销售和出口。
