由于经济的快速增长和对能源的需求,中国已成为世界上最大的燃煤发电国,粉煤灰的排放量逐年上升,在2010年已达到4.8亿吨,其利用率达68%。目前我国粉煤灰的利用有约41%用于水泥和混凝土,19%用于建材,26%用于墙体,5%用于道路,5%用于农业,和4%用于矿物提取及回填。粉煤灰利用多在附加值较低的领域,主要的原因是粉煤灰量大而且成分差异性大。因此,粉煤灰的利用常受到运输半径和当地建筑市场及季节的影响,很难充分利用,特别是中西部偏远地区燃煤电厂的粉煤灰。北京低碳清洁能源研究所功能材料中心,目前采用材料科学的方法处理不同的粉煤灰,并开发出先进、创新的材料和产品技术来提高其附加价值,希望能有效和充分利用每个燃煤电厂的粉煤灰。该中心的粉煤灰团队已经开发了多项核心材料技术,用于不同领域的高价值应用,包括防火和阻燃的应用。虽然防火和阻燃应用未必能完全消化那些待处理的粉煤灰,但也演示了粉煤灰在高价值应用的可能性。已有文献报道粉煤灰可用来提高有机聚合物的阻燃效果,例如在聚碳酸酯、聚氯乙烯、环氧树脂、环氧树脂和聚丙烯混合料,或在硬质聚氨酯泡沫体材中与聚磷酸铵和季戊四醇的协同阻燃效果。但到目前为止,市面上仍没有粉煤灰基的阻燃剂。从阻燃的机制看来,粉煤灰是可以用来部分取代高分子降低其可燃性,但由于其化学惰性的特性,很难做到膨胀阻隔或气相阻燃的效果。单独使用粉煤灰当阻燃剂,很难在氧指数或UL-94阻燃测试中达到很好的阻燃效果,例如在聚烯烃中顶多达到UL-94 HB等级。利用先进、领先的分离技术和特殊工艺分离出的微纳米粉煤灰圆珠,在现有的阻燃材料里可适当的添加是不会影响其阻燃效果,但可降低成本并改善加工性。本文章主要报告以微纳米粉煤灰圆珠为原料,经过特殊工艺处理,开发出2种新型绿色、低碳、环保阻燃剂,磷氮硅阻燃剂和磷硅阻燃剂,分别在聚烯烃和硬质聚氨酯泡沫体系与现有的阻燃剂做阻燃对比。这2种新型阻燃剂使用粉煤灰超过30%重量,是绿色环保型产品,可满足国家免增值税的激励政策。文中介绍的三种新型粉煤灰基产品,微纳米圆珠、磷氮硅阻燃剂、和磷硅阻燃剂,的颜色为灰色或浅灰色。对此颜色不是问题的产品,建议通过产品配方的优化方式,在各个应用中平衡所需的产品性能,加工性能和成本的要求,来发挥其最大的循环经济效益。