周政懋
眾所周知,燃燒需要具備三個條件才能產生,一是可燃性材料,二是一定的溫度,三是有氧氣的存在。缺少其中之一,都會使燃燒終止。比如,火災現場救火人員用水龍頭澆水,降低了火源的溫度,產生的大量水汽隔絕了氧氣,使火熄滅。油槽的火災要用泡沫滅火,泡沫浮在油層上面隔絕了氧氣,也使火熄滅。
阻燃劑就是根據以上原理而產生作用的。確切地講,阻燃劑是難燃劑,它是一種化工制品,被添加在某些材料中。阻燃劑遇火后發生分解,產生各種特殊的物理化學效果使這些材料或是降低了溫度、或是被隔絕了氧氣、或是迅速被催化成炭等等,導致材料減緩了火焰傳播速度或者使材料離火自熄,達到阻燃效果,也使現場人員獲得更多的逃生時間,便于消防人員有更多的時間進行搶救。
阻燃劑在易燃材料中的使用不是萬能的,不同的材料要選擇不同的阻燃劑,但總體的原則是一樣的:①既能阻止有焰燃燒,又能抑制無焰燃燒;②用量少,效率高;③本身無毒,其熱解燃燒產物少煙、無刺激性和腐蝕性;④阻燃劑本身對熱和光的穩定性好,不易揮發或滲出,不易水解,阻燃性能持久;⑤添加后材料l的機械強度基本不受影響;⑥使用簡便,成本低廉。
阻燃劑在現代社會中所起的作用十分重要,廣泛應用于電子電氣、建筑、家具、交通(包括汽車、造船和航天)、紡織品等諸多領域,同我們的日常生活息息相關。它種類繁多,若是按照其成分來區分,主要包括三大類:鹵素類阻燃劑(包括溴系阻燃劑和氯系阻燃劑)、無鹵阻燃劑(包括磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和無機阻燃劑等)以及復合磷一鹵系阻燃劑。其中,演系阻燃劑被應用得最廣、用量最大、品種最多、效果也最好,至今仍然是全世界范圍內阻燃領域的主力軍。
阻燃劑在高防火安全中的重要作用
火災一旦發生,其后果不堪設想。有關數據顯示,起火后,室內溫度可在3分鐘內迅速達到600℃。600℃下室內一切可燃物質都會燃燒,人員死亡不可避免。美國國家標準局(NIST)調查結果顯示,由于室內裝修和大量可燃消費品的引入,火災逃離時間(從房間開始著火到失控狀態或“轟燃”的時間)已從1975年的17分鐘降到2004年的約3分鐘。可見防火安全問題日益嚴峻。
阻燃劑在避免或遏制火災發生、提高防火安全上起著積極的作用。歐盟委員會估計,在20世紀90年代,由于使用阻燃劑,火災死亡人數下降了20%;在美國,由于使用阻燃劑,2000年全年大概有280人幸免遇難:在英國,政府的研究人員估計,1998年~2000年期間,由于使用阻燃劑,特別是溴系阻燃劑,3000多人逃過一劫。阻燃劑中較為常用的溴系阻燃劑十溴二苯醚可將發生火災后的逃生時間延長15倍。瑞典國家試驗研究院與荷蘭烏德勒支大學風險評估學院合作進行的一項實驗表明,在歐洲,由于十溴二苯醚的使用,每i00萬臺電視機中可避免11起重大家庭火災,從而每年避免160例死亡和2000多人受傷。
在現代世界火災死亡人員中,煙氣中毒導致的死亡人數比直接燒傷致死者要多出許多倍。在高層建筑火災中,有80%的死亡者由煙氣中毒致死。可見,毒氣是導致火災中死亡的“第一殺手”。美國國家標準局對一系列含有以及不含有阻燃劑的產品進行的測試顯示,使用了含阻燃劑材料的產品所釋放的毒氣總量比沒有使用含阻燃劑材料的產品少1/3,并且前者的一氧化碳排放量要比后者少一半左右。
溴系阻燃劑之所以被廣泛應用是由于它杰出的性能,溴系阻燃劑的優點在于:它對復合材料的力學性能幾乎沒有影響;根據阻燃機理,它能顯著降低燃氣中溴化氫的含量;而且該類阻燃劑與基體樹脂相容性好,即使在苛刻的條件下也不會出現析出現象。它們的分解溫度大多在200℃~300℃左右,與各種高聚物的分解溫度相匹配,因此這類阻燃劑能在最佳時刻,在氣相及凝聚相中同時起到阻燃作用,并且添加量小,效果好。溴系阻燃劑中,使用量最多的兩種是十溴二苯醚和四溴雙酚A。
科學評價澳系阻燃劑
由于溴系阻燃劑中含有“鹵素”,所以很多環保機構和人士對其存有懷疑,溴系阻燃劑也被冠以諸多不好的頭銜。但評價一種阻燃劑是否環保應該從科學出發,采取科學的評判標準理性對待,而不應該根據其是否含有某種元素,或依據單一的實驗結果,得出不全面的結論。
歐盟委員會曾就多種阻燃劑進行了系統和全面的風險評估,并以其評估結果作為官方判定在歐盟國家范圍內生產、使用和銷售產品的安全性之依據,它也是迄今為止關于澳系阻燃劑所展開的最為權威、系統和復雜的科學研究。從20世紀90年代開始,歐盟就組織其成員國對一些用量較大的鹵系阻燃劑進行風險評估,評估包括兩部分,其一是針對生態環境,其二是針對人體健康。該風險評估考查了產品從生產到加工,再到使用至廢棄后回收的整個生命周期。以十澳二苯醚為主要成分的阻燃劑的風險評估歷經10年,迄今為止已完成了1000多項實驗,而結論是它對環境和人體健康不構成風險,可以使用,且不需要就其采取任何降低風險的措施。該結論于2008年5月被刊載在歐盟的官方期刊上。四溴雙酚A的風險評估也于2007年完成,歐盟官方于2008年6月公布了結果,其結論是沒有明顯的風險,可以繼續使用。
目前很多人有一種觀點,將“無鹵”等同于“環保”,認為所有的溴阻燃劑都會對環境或人體造成危害,建議取消在電子電氣產品中溴阻燃劑的應用并向電子電器生產廠商施壓。但目前又還沒有任何其他阻燃劑經過嚴格的風險評估程序并被證實比十溴二苯醚和四溴雙酚A更安全可靠。事實也證明了這一點,在電子電氣產品中使用溴阻燃劑的幾十年里,沒有任何報告顯示由于其使用導致的病例或者死亡案例。國際電工委員會(IPC)在其白皮書IPC-WP/TR-584中明確指出,“無鹵”僅僅是某些廠商的“營銷術語”,除非有嚴格的科學依據證明“有鹵”阻燃劑對環境和人體產生危害,并且“無鹵”產品對環境和人體無害,否則,他們不會支持從安全的已知產品轉向未知。
而另一方面,未經過阻燃處理的電子電氣產品引發火災、造成傷亡的例子不勝枚舉。國際電工組織(IEC)2006年發表的一份報告指出,歐洲電視機引發火災數是每年每i00萬臺有325起,而美國每年只有5起,這主要是由于美國執行了比歐洲更嚴格的電視機防火標準。目前,一些新的法規較以往更強調科學的評估依據,如歐洲2007年生效的《化學品注冊、評估、授權和限制制度》(即我們通常所說的“REACH法規”),該法規是歐盟國家化學
品管理的“最高大法”,強調了歐盟風險評估的權威和不可替代的地位。
各國對阻燃劑的監管現狀
2005年10月15日,歐盟在其《關于限制在電氣、電子設備中使用某些有害物質的指令》(即RoHS指令)中,豁免了十溴二苯醚的應用。歐盟委員會這一決定的根據是歐盟進行的長達10年的針對環境和人類健康的風險評估、行業咨詢和十溴二苯醚生產和使用行業提出的排放控制自愿行動計劃(VECAP)。但遺憾的是,2008年4月1日,歐洲法院宣布歐委會的該項豁免不符合程序,因而宣布其無效。然而,業界用戶仍可以根據該指令第五條規定,申請臨時豁免十溴二苯醚在某些領域中的應用。在這一過程中,歐洲法院并未否認歐盟風險評估的科學成果,而是出于程序的原因,做出了該項判決。
在美國,目前沒有任何一項聯邦法規限制十溴二苯醚的使用。只有緬因州和華盛頓州通過了兩項影響力非常有限的州法案。其中,緬因州從2008年開始限制十溴二苯醚在家用床墊和家用家具的紡織物中的使用,而事實上,十溴二苯醚并不用于這些用途。2010年開始,該法案將限制十溴二苯醚在電視機和計算機外殼中的使用,而十溴二苯醚從未在計算機中廣泛使用。華盛頓州僅限制了十溴二苯醚在家用床墊中的使用,而十溴二苯醚本來就不用于家用床墊。2008年12月,華盛頓州認為磷系阻燃劑RDP可以作為十溴二苯醚的安全替代物,從而立法規定,從2011年1月1日開始禁止十溴二苯醚在電視、計算機和家用軟墊家具中的使用。
而在加拿大,目前十溴二苯醚的使用不受到任何法規的限制。
在亞洲,十溴二苯醚的使用同樣不受任何法規限制。我國在《電子信息產品污染控制管理辦法》的配套標準中直接將十溴二苯醚從禁用物質中剔除了出來。而韓國類似ROHS指令的法規也將十溴二苯醚從電子電氣產品限用物質清單中豁免了出來。日本相關法規僅規定,使用十溴二苯醚需要按年上報,并不加以限制。
目前,四溴雙酚A的使用沒有受到任何國家的司法限制。
但溴系阻燃劑中的五溴二苯醚和八溴二苯醚已被歐盟明令禁止在歐盟國家范圍內生產或銷售。絕大多數阻燃劑廠商也早已停止生產這兩種產品。在我國,這兩種阻燃劑20年前就不生產或使用。
防火安全問題日益突出各國提高標準以應對
根據國際權威機構國際消防技術委員會和日內瓦國際保險經濟研究學會統計,目前全球每年約有10萬人死于火災,火災所造成的經濟損失占全球GDP的1%左右。
英國有著全球最為嚴格的家具防火標準,研究表明英國在1988年實施這一標準后,家具火災呈現大幅下降趨勢,每年至少挽救230人生命,避免2000起火災。美國加利福尼亞州于1975年出臺了家具的防火標準,目前該地區每年由家具引發的火災造成的死亡人數比美國其他地區低得多。而歐盟目前也正在商議將英國家具防火標準推廣到其他歐盟國家。美國消費品安全委員會也在倡導將加州的家具防火標準推廣到美國其他州。此外,歐美產業界一些主要生產商也在積極采取行動,如:歐洲的一些電視機的生產商就在主動提高所制造產品的阻燃標準。
在我國,隨著社會和經濟的不斷發展,物質財富的急劇增多,新能源、新材料、新設備的廣泛開發利用,以及城市建設規模不斷擴大和人民物質文化生活水平的提高,火災發生的頻率越來越高,由此所帶來的生命財產和經濟損失也越來越大。據統計,我國70年代火災年平均損失不到2.5億元;80年代,我國共發生火災約37.6萬起,死亡18000余人,直接經濟損失約32.2億元:90年代,我國共發生火災約62.9萬起,死亡23000余人,直接經濟損失約96.6億元;而在2000年~2004年僅4年的時間里,我國共發生火災約90.9萬起,死亡萬余人,直接經濟損失約60.3億元。防火安全問題愈發突出,成為關系著國計民生的重大問題。
因此,我國從2006年開始實施《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》,以加強對公共場所防火安全的監管和規范力度。該標準為國家標準,目前仍在進一步完善和修訂過程中,以進一步完善其執行力度,確保公共場所滿足防火安全標準,保護人們的生命財產安全。
顯然,火災已成為現代社會所面臨的最重大危害之一。隨著社會物質財富的不斷積累,火災隱患也不可避免地呈遞增趨勢。如何從源頭上遏制火災的發生,切實保護人們的生命財產安全,已成為各國政府和相關機構所不得不應對的挑戰,也是我們普通群眾不得不面對的問題。我們也應該從科學出發,采用科學的評判標準,始終堅持和采取科學的數據和負責任的態度,信賴經過論證的、安全的阻燃劑產品,從根本上遏制火災的發生,保障我們的人身和財產的安全。
綜上所述,阻燃劑在提高防火安全中起著不可替代的作用,是保護人民群眾的生命及財產安全不可缺少的“幫手”。因此,我們應以客觀公正的態度看待阻燃劑,充分發揮其有益的特性,以利于廣大群眾樹立對阻燃劑的正確認識。
責任編輯趙檸