一．项目简介

阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸（2-carboxyl ethyl(phenyl) phosphinic acid，简称CEPPA）的工业化技术。采用了清洁生产的概念对工艺流程进行设计优化。生产工艺简单、可靠，CEPPA主要作为共聚型阻燃剂应用于制造阻燃PET聚酯纤维（涤纶）、尼龙、玻璃钢等。技术水平：已经形成年产100吨～500吨的工业化成套技术，工业化产品已通过国家级质量检测中心检测，并大量应用于阻燃聚酯纤维和阻燃装饰布、窗帘布和沙发布的生产制造。产品附加值高：以生产1吨阻燃剂CEPPA作为标准计算，原料成本为3.2万元，售价为8万元以上。

产品的主要技术指标

外观：白色结晶；熔点：157～159 ^oC；含水量：小于2％；添加本品3.5％的阻燃涤纶色布限氧指数达到32以上，织物的其它物理机械性能良好。

二．背景和意义

有机高分子材料已经越来越多地应用于国民经济各个部门和人民生活的各个方面；另一方面，由于这些材料引燃而导致的火灾事故则日益频繁。当今社会城市人口日趋密集，高层建筑鳞次栉比，物质财富日趋集中，更增加了火灾发生的几率。据统计，经济发达国家和地区在1989~1993年间年均火灾损失达年均国门生产总值的0.1%~0.4%。我国八十年代每年约有3~4万起火灾事故，死亡人数2~3千人，直接经济损失达2~3´10⁸RMB。进入90年代，我国经济迅猛发展，高分子材料在建筑、电子电器和交通等领域使用量不断增加，因此而导致的火灾事故及造成损失呈明显上升趋势，仅1997年12月新疆克拉玛依市友谊宫火灾就造成323人死亡，130人受伤。1998年5月5日北京玉泉营环岛家具城因电源插线板落在沙发上引起火灾，使1.7万平方米建筑成为废墟，直接经济损失超过6000万元。

预防火灾是一项系统工程，需要从多方面推进整体工作的开展，要不断提高国民的消防意识，建立和完善国家的消防立法和监督制度，加强消防和有关部门预防和扑救能力，其中研究开发和运用阻燃材料及阻燃技术是提高消防能力、减少火灾的一项重要措施。大量实验和事实证明，使用阻燃材料可极大地减少火灾发生的概率，减缓火势蔓延，特别在当今社会，高分子材料应用十分普及，研究开发阻燃高分子材料已成为消防措施中一项重要内容。就是其阻燃单体合成困难而且其价格也都比较昂贵。

在目前有关文献中所报道的各种氧化膦类阻燃单体中，尤以2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）最为引人关注。CEPPA具有较高的热稳定性、氧化稳定性和一定的耐水解性；反应活性高，阻燃切片生产工艺与常规PET生产相似，易在大规模装置上推广；切片阻燃性与阻燃剂的加入量成正比，其阻燃效果可以通过阻燃剂加入量调节；阻燃切片的热稳定性好，可纺性好，具有与常规切片相似的流变性；其纤维具有较好的织造性，织物具有良好的阻燃性。通过共聚将CEPPA引入聚合物分子链，一般不仅赋予聚合物较好的阻燃性能，还能提高聚合物的耐热和耐氧化性能，并指出这种方法对于合成纺织品和工程应用的高性能阻燃材料前景看好。

三．技术内容和特点

我校经过多年研究形成了工业化合成CEPPA新的生产工艺，其特点为：

1）工艺流程简单

第一步：由苯和三氯化磷经催化反应制得苯基二氯化膦；

第二步：由苯基二氯化膦与丙烯酸反应，产物经水解、重结晶、干燥，得到本品CEPPA。

2）无三废污染

本着清洁化生产的概念建立了三废处理的成套技术，所有三废均经过处理后进行回收利用或达标排放。

3）操作稳定、产品质量高。

4）生产成本低、产品附加值高。

四．技术水平、鉴定情况及成熟度

我校提供的CEPPA生产工艺属国内外独创；CEPPA的研制和应用得到中石化的资助和验收；已经形成年产100吨～500吨的工业化成套技术，产业化技术已经通过山东省科委的技术鉴定，工业化产品已通过国家级质量检测中心检测，并大量应用于阻燃聚酯纤维和阻燃装饰布、窗帘布和沙发布的生产制造。由本品所制成的永久阻燃聚酯纤维及其织物的检测结果已经作为国家标准向全国推广，已经通过四川省科委的技术鉴定，产品质量达到国际先进水平。

五．原料和产品

生产1吨CEPPA的主要原材料价格及配比如下：

项目 消耗(吨) 单价(元/吨) 成本(元)

苯 0.455 4000 1820 三氯化磷 1.606 4000 6424 三氯化铝 0.779 6000 4674 石油醚 0.600 9000 5360 丙烯酸 1.300 10000 13000 其它 398 合计 31676

目前市场每吨CEPPA售价为8万元/吨以上。

六．设备、产量

年产200吨CEPPA产品的主要设备清单

 

1、2立方米搪玻璃反应釜 5台 15万

2、碟式冷凝器 3台 2万

3、管道 若干 5万

4、阀门 若干 2万

5、储罐 4台 3万

6、泵 8台 2万

7、锅炉 1台 3万

8、平台及安装费 15万

9、化验室设备 2万

10、仪表 3万

11、真空泵 6万

12、蒸馏釜 2万

13、环保设备 10万

14、其它不可预见费 20万

15、设备安装费 20万

合计 110万元

七．投资和生产规模

设备投资110万元，流动资金50万元，厂房40万元，总投资200万元，可达到年产100吨生产能力，年产值800万元。其中前期设备可用北京理工大学的中试装置在云南进行生产，生产出合格产品后，将由用户进行试用和产品鉴定，订货后再进行规模化投资建设。

八．市场前景

CEPPA作为一种氧化膦类阻燃单体，具有较高的热稳定性、氧化稳定性和耐水解性，并且耐化学品的强氧化和还原处理。其反应活性高，阻燃切片生产工艺与常规PET生产相似，易在大规模装置上推广。我国PET聚酯生产能力1000余万吨，其中对市场急需的阻燃聚酯纤维的开发刚刚开始。国内用户主要为大型聚酯厂，如仪征化纤、辽阳化纤、济南化纤、燕山石化等。市场容量每年2000～3000吨。目前，国内的生产能力为每年500吨。由北京理工大学提供技术建立的生产装置为国内最大生产装置。