有機磷系阻燃劑文獻計量學(xué)分析

朱麗君，陳金芳

(1.武漢工程大學(xué)圖書館,湖北 武漢430074，2.武漢工程大學(xué)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(huán)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(huán)保效果的研究發(fā)展越來越受到重視.根據(jù)阻燃劑與被阻燃劑的關(guān)系，阻燃劑可分為添加型、復(fù)合型和反應(yīng)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(xié)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(huán)保要求的增強，有的國家要求2020年實現(xiàn)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(yōu)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(fā)展方向，是一種對環(huán)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(yīng)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(fā)展前景.因此，目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界正在加大對有機磷系阻燃劑(OPFR)的研究開發(fā).但是，有機磷系燃阻劑的研究現(xiàn)狀究竟如何呢？為此，用文獻計量學(xué)的方法對1986至2011年SCI、EI、ISTP、CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的有機磷系阻燃劑文獻數(shù)量進行了系統(tǒng)分析，旨在了解有機磷系阻燃劑研究發(fā)展趨勢.

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本文所用數(shù)據(jù)庫來源于ISI Web of Knowledge數(shù)據(jù)庫平臺中的SCI(科學(xué)引文索引)數(shù)據(jù)庫和ISTP(科技會議錄索引)數(shù)據(jù)庫、EI(工程索引)數(shù)據(jù)庫、CNKI(中國知網(wǎng))數(shù)據(jù)庫平臺中的中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)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(xué)基金會認為，論文發(fā)表本身意味著科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)向公眾領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，在經(jīng)同行評議雜志上發(fā)表的論文表示了對其所含信息的正面科學(xué)評價[6]，一個地區(qū)和單位科研水平高低與論文作者水平和數(shù)量成正比[7].基于此，依據(jù)各數(shù)據(jù)庫平臺自帶功能和Excel軟件的統(tǒng)計功能，從發(fā)文的時間分布、學(xué)科領(lǐng)域分布、國家分布等方面對各數(shù)據(jù)庫平臺檢出的269篇文獻進行統(tǒng)計和分析，并結(jié)合我國次磷酸鹽及亞磷酸鹽自1995年以來歷年的進出口數(shù)量，旨在從數(shù)據(jù)變化趨勢中展望有機磷系阻燃劑這一領(lǐng)域的研究前景.

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果及分析

2.1 數(shù)量發(fā)展趨勢分析

在四大數(shù)據(jù)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(shù)不是很多，說明此研究方向還有相當潛力可挖.其次發(fā)文較多的年度集中于2007年以后，SCI和EI的發(fā)文量于2007年以后均在10篇以上，CNKI的發(fā)文量呈現(xiàn)三段起伏高峰，1997～1999年、2002～2003年、2007以來，這些發(fā)文量數(shù)據(jù)說明有機磷系阻燃劑研究領(lǐng)域逐漸被重視和關(guān)注[8-10].

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

2.2 學(xué)科分布分析

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

圖2 在SCI中的學(xué)科分布圖Fig.2 Discipline distribution in SCI

圖3 在EI中的學(xué)科分布Fig.3 Discipline distribution in EI

圖4 在CNKI中學(xué)科分布Fig.4 Discipline distribution in CNKI

2.3 國家分布分析

在SCI數(shù)據(jù)庫中，共有19個國家發(fā)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(shù)據(jù)庫中，共收錄8個國家的有關(guān)有機磷系阻燃劑方面的會議論文；在EI數(shù)據(jù)庫中，共收錄24個國家的有機磷系阻燃劑方面的學(xué)術(shù)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(jīng)歷了一個蓬勃發(fā)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(yè)起步晚，發(fā)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(shù)的發(fā)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(fā)起步于20世紀50年代，六七十年代處于停滯狀態(tài)，只研制了四溴乙烷三磷酸酯等少量產(chǎn)品.20世紀80年代開始飛速發(fā)展，1985年產(chǎn)量為5 kt，現(xiàn)在阻燃劑的總產(chǎn)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(qū)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(lǐng)域?qū)⒅鸩较騺喬貐^(qū)轉(zhuǎn)移，消費領(lǐng)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(tǒng)[4]，這將迫使中國調(diào)整阻燃劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展有機磷系阻燃劑.

表1 全球阻燃劑預(yù)估表Table 1 Global fire retardant content prediction table

表2 阻燃劑四大地區(qū)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(chǎn)量為例)Table 3 Flame retardant type comparison table

為研究我國阻燃劑工業(yè)發(fā)展需求現(xiàn)狀，以次磷酸鹽及亞磷酸鹽為例，統(tǒng)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(diào)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(jié) 語

今天隨著全球環(huán)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(yōu)點，符合阻燃劑的發(fā)展方向，是一種對環(huán)境友好的阻燃劑.相關(guān)研究文獻在2007年以后快速增加,涉及的學(xué)科多集中于化工、高分子、材料、消防、工業(yè)經(jīng)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(jù)我國相關(guān)產(chǎn)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(fā)展的價值.可以預(yù)測:未來10年里,有機磷阻燃劑工業(yè)在世界范圍內(nèi)將進入空前的發(fā)展時期.在中國大陸,有機磷阻燃劑的總生產(chǎn)量將進入一個指數(shù)增長期.

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