美国环卫局(EPA)于1989年颁布了限制使用石棉的法规、明确规定禁止使用含石棉的地板、墙板、保温管材和石棉布以及石棉摩擦材料、石棉密封衬垫材料。同时,日本、加拿大、德国等国家也先后公布了对石棉的禁用政策。致使石棉用量一度处于全球性下降的趋势。因而世界各国都在致力于石棉替代材料的研究。实际上,经研究证明,替代石棉的许多纤维,与石棉相比同样有危害或者危害更严重,特别是玻纤、岩绵、耐火陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维。美国是最早研究石棉代用品的国家。石棉代用品的种类很多,大致分为无机或有机的,纤维或非纤维状的,天然或合成的。根据不同的用途,有的以一种替代物直接替代石棉,有的则是与石棉共混或几种替代物结合使用。研究认为,最好是石棉替代物搭配使用,而不应单独用石棉或石棉替代物。只有二者搭配使用才能兼顾产品性能、生产成本和环境法规之间关系。石棉替代物按含纤维与不含纤维分类见表1.

理想的石棉替代品应具备五大特性,即耐热性、绝缘性、增强性、耐化学腐蚀性和非致癌物质。但到目前为止,世界各国还没有开发出一种在性能和成本上可以与石棉竞争的替代品。【接下来】据报道,石棉材料替代最成功的是在保温材料领域。来源多、制造容易、使用方便、性能更好的新型保温材料不断涌现。石棉保温材料落后,石棉保温材料比重大幅降低。但在一些特殊场合,继续使用石棉保温产品。石棉保温产品是使用短纤维的一种方式。泡沫石棉得到了发展,保温产品也有了一些发展。比如前苏联研制出珍珠岩石棉高岭土保温材料AK,温度850℃;日本研制出一种耐高温石棉微孔硅酸钙,其使用温度可达1000℃。加拿大学者首次成功研究了石棉作为敏化剂和增强剂用于热塑性塑料的高频加工。结果表明,加入石棉后,加热温度上升快,纤维分散均匀,增强效果好。他们首先用特殊方法预处理石棉,然后将其与聚合物混合形成压缩塑料。在对压缩塑料进行高频加热的过程中,加热速度与其中的石棉含量有关。当石棉含量为5%、15%和20%时,相应的升温速率分别为1.8%、5%和6.5%。以此速度,成型塑料在几分钟内达到185℃的成型温度。在石棉纺织品方面,可以用非石棉纤维纺织品作为替代品,如国外用聚苯并咪唑纤维(不燃、不溶、耐温550℃)制成的高温防护手套、消防服等代替石棉纺织品;轻质防护服和防水手套由碳纤维和芳纶纤维编织而成;玻璃纤维或织物用来代替石棉织物制造摩擦材料和隔热产品。这个领域的主要问题是价格高。可替代密封产品中石棉的纤维有:聚芳酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、柔性石墨、玻璃纤维等。它们大多与两种以上的非石棉一起使用。这些无石棉密封材料虽然价格高,但使用性能好。就无石棉橡胶而言,美国、日本等国家已开发出高质量的产品,如日本石棉公司的T/1995和美国的V-9,已投入批量生产和使用。自20世纪80年代以来,无石棉制动产品陆续进入市场,欧美大部分新车和新车开始安装无石棉衬片和贴片。Dian声称今后摩擦材料禁止生产石棉,新加坡也有类似的说法。美国环境保护局要求从1994年开始在原厂汽车生产线上、1996年在维修市场上以及1997年在全国范围内禁止石棉制动产品。然而,这一禁令在1991年10月被美国联邦上诉法院驳回。欧洲的摩擦材料无石棉化进程比美国快,但世界上大多数国家仍以石棉制动产品为主。据相关资料显示,由于使用无石棉刹车产品,交通事故率有所上升。目前无石棉刹车产品的生产工艺和无石棉刹车产品差不多。需要解决的是,非石棉纤维混溶性差,一般难以均匀分散。凯夫拉纤维、沥青基碳纤维和钢纤维是摩擦的良好替代品。如飞机刹车片、汽车刹车片、沥青基碳纤维制成的普通摩擦材料,其热稳定性比石棉基产品更好,使用寿命更长,而其他性能与石棉基产品接近。德国称,汽车用沥青基刹车片性能良好,能够满足要求。目前,日本每年进口摩擦材料用高性能沥青基碳纤维约30吨。沥青基碳纤维最大的缺点就是价格高。未来,随着制造成本的进一步降低,其应用前景将会更好。【接下来】目前全球石棉总消费量的90%以上用于石棉水泥制品,在全世界范围内已经成为无可争议的建筑材料。在民用和工业建筑、管道和下水道中使用的代替石棉水泥产品有很多,但在性能和价格上没有一种能与石棉水泥产品相抗衡。石棉制品的替代品主要有预应力混凝土、波纹金属屋面板、聚氯乙烯管(PVC管)、铸铁管等。与石棉水泥制品比较如下:1)预应力混凝土与石棉水泥制品相比,耐热性、抗湿性和对温度变化的适应性较差。2)波纹金属屋面板一般为波纹金属板,能耗是石棉水泥瓦的2~2.5倍。如果涂层,能耗是石棉水泥瓦的5倍。研究表明,即使使用防腐剂,瓦楞白纸板屋面材料的有效寿命也只有石棉水泥屋面材料的1/4-1/3。另外,波纹金属板的明显缺点是吸音隔热性差。3)聚氯乙烯管(PVC管)和铸铁管是石棉水泥压力管的主要竞争产品。这些对健康和安全有潜在危险的材料的使用正引起医学和科学界的注意。比如PVC就是由氯乙烯单体(VCM)聚合而成,这是一种众所周知的致癌物质,对人的大脑影响很大。此外,一些粘合剂的使用也是一种潜在的毒素。PVC管的使用寿命在50年左右,而石棉水泥管是70年,PVC管的价格比石棉水泥管高很多。此外,PVC管在高温下储存和安装或暴露在紫外线下是有害的。至于铸铁管,美国上诉法院的结论是,有证据表明,使用铸铁管也会导致癌症死亡。美国环境保护署发现,使用铸铁管和石棉水泥管的人的癌症患病率相当。涂有保护层的铸铁管的使用寿命约为70年,但在酸或水的作用下,其使用极限会缩短。据报道,许多先进国家认为石棉水泥管是唯一能够提供清洁饮用水的最佳水管。虽然少数发达国家禁止使用石棉产品,但石棉水泥产品的生产已经在世界上奠定了坚实的基础。在没有找到完全理想的石棉替代品之前,石棉水泥行业将在未来很长一段时间内继续存在和发展,特别是在前苏联、东欧和亚非拉的发展中国家,石棉水泥行业仍将有一定的生命力。
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