有機磷系阻燃劑文獻計量學分析

朱麗君，陳金芳

(1.武漢工程大學圖書館,湖北 武漢430074，2.武漢工程大學綠色化工過程省部共建教育部重點實驗室，湖北 武漢430074)

0 引 言

隨著全球環保意識的日益增強及對防火安全要求的日益提高，阻燃劑的阻燃、環保效果的研究發展越來越受到重視.根據阻燃劑與被阻燃劑的關系，阻燃劑可分為添加型、復合型和反應型三種[1].按有效元素分類，可分為磷系、氯系、溴系和銻基、鋁基、硼基阻燃劑等.按阻燃有效元素，可分為無鹵阻燃劑、溴系阻燃劑、鹵-磷協同阻燃劑及其他阻燃劑[2].按是否含鹵元素可分為鹵素阻燃劑和非鹵素阻燃劑兩大類[3].阻燃劑是合成高分子的重要助劑之一.隨著國際環保要求的增強，有的國家要求2020年實現使用量較大的溴系阻燃劑(BFR)的零排放[4].而有機磷系阻燃劑是與鹵系阻燃劑并重的一類阻燃劑，它品種多，用途廣泛[5]，大都具有低煙、無毒、低鹵、無鹵等優點，具有對材料的物理性能和其它性能影響相對較小，符合阻燃劑的發展方向，是一種對環境友好的阻燃劑，且目前使用的阻燃劑85 %為添加型，僅15 %為反應型[5]，前者多用于熱塑性高聚物，后者多用于熱固性高聚物，所以具有廣泛的發展前景.因此，目前學術界和工業界正在加大對有機磷系阻燃劑(OPFR)的研究開發.但是，有機磷系燃阻劑的研究現狀究竟如何呢？為此，用文獻計量學的方法對1986至2011年SCI、EI、ISTP、CNKI數據庫收錄的有機磷系阻燃劑文獻數量進行了系統分析，旨在了解有機磷系阻燃劑研究發展趨勢.

1 數據來源與分析方法

本文所用數據庫來源于ISI Web of Knowledge數據庫平臺中的SCI(科學引文索引)數據庫和ISTP(科技會議錄索引)數據庫、EI(工程索引)數據庫、CNKI(中國知網)數據庫平臺中的中國學術期刊網絡出版總庫.檢索主題為“organic phosphorus flame retardant(有機磷系阻燃劑)”或者“organic phosphorus fire retardant”，時間跨度為1986年至2011年，檢索日期為2012年6月4日，其中SCI檢出66篇，EI檢出133篇，ISTP因收錄時間為1996年以來的，故檢出13篇，CNKI檢出57篇，共269篇.

美國國家科學基金會認為，論文發表本身意味著科學研究的發現向公眾領域的轉移，在經同行評議雜志上發表的論文表示了對其所含信息的正面科學評價[6]，一個地區和單位科研水平高低與論文作者水平和數量成正比[7].基于此，依據各數據庫平臺自帶功能和Excel軟件的統計功能，從發文的時間分布、學科領域分布、國家分布等方面對各數據庫平臺檢出的269篇文獻進行統計和分析，并結合我國次磷酸鹽及亞磷酸鹽自1995年以來歷年的進出口數量，旨在從數據變化趨勢中展望有機磷系阻燃劑這一領域的研究前景.

2 數據統計結果及分析

2.1 數量發展趨勢分析

在四大數據庫中，從1986年至2011年間共收錄了269篇有機磷系阻燃劑方面的文章，從圖1中可以看出，首先論文數不是很多，說明此研究方向還有相當潛力可挖.其次發文較多的年度集中于2007年以后，SCI和EI的發文量于2007年以后均在10篇以上，CNKI的發文量呈現三段起伏高峰，1997～1999年、2002～2003年、2007以來，這些發文量數據說明有機磷系阻燃劑研究領域逐漸被重視和關注[8-10].

圖1 發文量年度變化Fig.1 Annual amount of published papers注:SCI；ISIP；EI；CNKI

2.2 學科分布分析

有機磷系阻燃劑涉及多學科和領域，依據SCI數據庫對學科的分類來看(見圖2)，研究磷系阻燃劑的專題領域大約涉及18個學科領域，本文中只統計了所涉及學科在2篇以上的文章，其中主要學科為高分子科學、化學、材料科學、工程等，其分別占比為42%、22%、16%和10%.按照EI數據庫對學科的分類來看(見圖3)，研究磷系阻燃劑的專題領域大約涉及60個學科領域，本文只統計所涉及學科在20篇以上的文章，其中超過50篇以上所涉及的學科主要有一般化學產品、火災和消防、化學劑和基本化工原料、有機聚合物、化學反應、有機化合物，其分別占比為13%、12%、12%、12%、10%、10%.根據CNKI數據庫對學科的分類來看(見圖4)，研究磷系阻燃劑的專題領域大概涉及到13個學科領域，本文只統計所涉及學科在2篇以上的文章，其中主要學科為有機化工、工業工程、工業經濟，其分別占比為73%、7%、5%.

圖2 在SCI中的學科分布圖Fig.2 Discipline distribution in SCI

圖3 在EI中的學科分布Fig.3 Discipline distribution in EI

圖4 在CNKI中學科分布Fig.4 Discipline distribution in CNKI

2.3 國家分布分析

在SCI數據庫中，共有19個國家發表了有機磷系阻燃劑方面的論文，其中主要集中于中國、臺灣、羅馬尼亞、美國、西班牙等國；在ISTP數據庫中，共收錄8個國家的有關有機磷系阻燃劑方面的會議論文；在EI數據庫中，共收錄24個國家的有機磷系阻燃劑方面的學術論文，其中主要集中于中國、美國、臺灣、日本、德國、英國、俄羅斯等國(見圖5).

2.4 進出口量分析

從20世紀60年代開始，阻燃劑經歷了一個蓬勃發展的階段.美國從20世紀60年代至今，阻燃劑消耗量增加了三十倍左右；日本的阻燃劑工業起步晚，發展快，1980年和1982年阻燃劑消費量為6萬噸和7.3萬噸，而1996年則達15.4萬噸，15年間增長了兩倍多；西歐由于缺乏立法，限制了阻燃技術的發展，但1988年后，英、德等國已立法，西歐各國阻燃劑消費量迅速上升.我國阻燃劑開發起步于20世紀50年代，六七十年代處于停滯狀態，只研制了四溴乙烷三磷酸酯等少量產品.20世紀80年代開始飛速發展，1985年產量為5 kt，現在阻燃劑的總產量在10萬噸左右[11].

圖5 國家分布圖Fig.5 National distribution

對比于歐美市場每年4%左右的市場增長率(見表1)，亞太地區的阻燃劑市場消費量將以7%的年均增速增長，表2表明未來阻燃劑的消費領域將逐步向亞太地區轉移，消費領域主要集中在工程塑料和聚氨酯塑料[13].從表3知，中國所消耗的阻燃劑估計仍有70%以上是鹵(溴)-銻系統[4]，這將迫使中國調整阻燃劑產品結構，大力發展有機磷系阻燃劑.

表1 全球阻燃劑預估表Table 1 Global fire retardant content prediction table

表2 阻燃劑四大地區用量比較表Table 2 Four area consumption of flame retardant comparison table

表3 中美阻燃劑種類比較表(以2001年產量為例)Table 3 Flame retardant type comparison table

為研究我國阻燃劑工業發展需求現狀，以次磷酸鹽及亞磷酸鹽為例，統計了我國自1995年至2011年以來的次磷酸鹽及亞磷酸鹽進出口量(見圖6).

圖6 次磷酸鹽及亞磷酸鹽歷年進出口量Fig.6 Annual import and export volume of hypophosphite and phosphite

從圖6中看出，次磷酸鹽及亞磷酸鹽的進口量從2000年開始放量增長，到2003年達到頂峰的6248800 kg，其后保持相對平衡.次磷酸鹽及亞磷酸鹽的出口量在2000年達到高點后，2001年有所回調后，接著開始明顯上漲趨勢，2008年金融危機后，在2009年下降后，接著在2010年就強力反彈而超過2008年出口量[14].

3 結 語

今天隨著全球環保意識的日益增強及對防火安全要求的日益提高，有機磷系阻燃劑的低煙、無毒、低鹵、無鹵等優點，符合阻燃劑的發展方向，是一種對環境友好的阻燃劑.相關研究文獻在2007年以后快速增加,涉及的學科多集中于化工、高分子、材料、消防、工業經濟等,有機磷系阻燃劑的研究也多集中于中國、美國、日本、羅馬尼亞等國.并根據我國相關產品的進出口量增長情況，也能說明我國的有機磷系阻燃劑必然具有研究和發展的價值.可以預測:未來10年里,有機磷阻燃劑工業在世界范圍內將進入空前的發展時期.在中國大陸,有機磷阻燃劑的總生產量將進入一個指數增長期.

參考文獻：

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[14] HEMinfoVIP專業版 中國化工產品進出口數據庫[DB/OL].http://vip.cheminfo.gov.cn/trading/default.aspx?channelId=4，2012-6-4.