Extruderad polystyrenskiva (XPS) är ett material som används flitigt för byggnadsisolering, och dess flamskyddsegenskaper är avgörande för byggnadssäkerheten. Formuleringen av flamskyddsmedel för XPS kräver omfattande hänsyn till flamskyddsmedlets effektivitet, bearbetningsprestanda, kostnad och miljökrav. Nedan följer en detaljerad design och förklaring av flamskyddsformuleringar för XPS, som täcker både halogenerade och halogenfria flamskyddslösningar.
1. Designprinciper för XPS-flamskyddsmedelsformuleringar
Huvudkomponenten i XPS är polystyren (PS), och dess flamskyddsmedelsmodifiering uppnås huvudsakligen genom att tillsätta flamskyddsmedel. Formuleringsdesignen bör följa följande principer:
- Hög flamskyddsförmågaUppfyller flamskyddsstandarderna för byggmaterial (t.ex. GB 8624-2012).
- BearbetningsprestandaFlamskyddsmedlet bör inte signifikant påverka skumbildnings- och gjutprocessen för XPS.
- MiljövänlighetHalogenfria flamskyddsmedel bör prioriteras för att uppfylla miljöföreskrifter.
- KostnadskontrollMinimera kostnaderna samtidigt som prestandakraven uppfylls.
2. Halogenerad flamskyddsmedelsformulering XPS
Halogenerade flamskyddsmedel (t.ex. bromerade) avbryter förbränningskedjereaktionen genom att frigöra halogenradikaler, vilket ger hög flamskyddseffektivitet men medför miljö- och hälsorisker.
(1) Formuleringssammansättning:
- Polystyren (PS): 100 phr (basharts)
- Bromerat flamskyddsmedel: 10–20 phr (t.ex. hexabromcyklododekan (HBCD) eller bromerad polystyren)
- Antimontrioxid (synergist): 3–5 phr (förstärker flamskyddseffekten)
- Skumbildande medel: 5–10 phr (t.ex. koldioxid eller butan)
- Dispergeringsmedel: 1–2 phr (t.ex. polyetylenvax, förbättrar spridningen av flamskyddsmedel)
- Smörjmedel1–2 phr (t.ex. kalciumstearat, förbättrar bearbetningsförmågan)
- Antioxidant0,5–1 del (t.ex. 1010 eller 168, förhindrar nedbrytning under bearbetning)
(2) Bearbetningsmetod:
- Förblanda PS-harts, flamskyddsmedel, synergist, dispergeringsmedel, smörjmedel och antioxidant jämnt.
- Tillsätt skummedlet och smältblanda i en extruder.
- Kontrollera extruderingstemperaturen vid 180–220 °C för att säkerställa korrekt skumning och gjutning.
(3) Egenskaper:
- FördelarHög flamskyddseffektivitet, låg mängd tillsatser och lägre kostnad.
- NackdelarKan producera giftiga gaser (t.ex. vätebromid) vid förbränning, vilket orsakar miljöproblem.
3. Halogenfri flamskyddsmedel XPS-formulering
Halogenfria flamskyddsmedel (t.ex. fosforbaserade, kvävebaserade eller oorganiska hydroxider) uppnår flamskyddsförmåga genom värmeabsorption eller genom att bilda skyddande lager, vilket ger bättre miljöprestanda.
(1) Formuleringssammansättning:
- Polystyren (PS): 100 phr (basharts)
- Fosforbaserat flamskyddsmedel: 10–15 timmar (t.ex.ammoniumpolyfosfat (APP)eller röd fosfor)
- Kvävebaserat flamskyddsmedel: 5–10 phr (t.ex. melamincyanurat (MCA))
- Oorganisk hydroxid20–30 phr (t.ex. magnesiumhydroxid eller aluminiumhydroxid)
- Skumbildande medel: 5–10 phr (t.ex. koldioxid eller butan)
- Dispergeringsmedel: 1–2 phr (t.ex. polyetylenvax, förbättrar dispersionen)
- Smörjmedel1–2 phr (t.ex. zinkstearat, förbättrar bearbetningsförmågan)
- Antioxidant0,5–1 del (t.ex. 1010 eller 168, förhindrar nedbrytning under bearbetning)
(2) Bearbetningsmetod:
- Förblanda PS-harts, flamskyddsmedel, dispergeringsmedel, smörjmedel och antioxidant jämnt.
- Tillsätt skummedlet och smältblanda i en extruder.
- Kontrollera extruderingstemperaturen vid 180–210 °C för att säkerställa korrekt skumning och gjutning.
(3) Egenskaper:
- FördelarMiljövänlig, inga giftiga gaser produceras vid förbränning, uppfyller miljöföreskrifter.
- NackdelarLägre flamskyddsmedelseffektivitet, högre mängder tillsatser kan påverka mekaniska egenskaper och skumningsprestanda.
4. Viktiga överväganden vid formuleringsdesign
(1) Val av flamskyddsmedel
- Halogenerade flamskyddsmedelHög effektivitet men medför miljö- och hälsorisker.
- Halogenfria flamskyddsmedelMer miljövänlig men kräver högre mängder tillsatser.
(2) Användning av synergister
- AntimontrioxidFungerar synergistiskt med halogenerade flamskyddsmedel för att avsevärt förbättra flamskyddet.
- Fosfor-kvävesynergiI halogenfria system kan fosfor- och kvävebaserade flamskyddsmedel samverka för att förbättra effektiviteten.
(3) Dispersion och bearbetbarhet
- DispergeringsmedelSäkerställ jämn spridning av flamskyddsmedel för att undvika lokala höga koncentrationer.
- SmörjmedelFörbättra bearbetningsflyten och minska slitaget på utrustningen.
(4) Val av skummedel
- Fysikaliska skumbildande medelSåsom CO₂ eller butan, miljövänlig med god skumningseffekt.
- Kemiska skumbildande medelSåsom azodikarbonamid (AC), hög skumningseffektivitet men kan producera skadliga gaser.
(5) Antioxidanter
Förhindra materialnedbrytning under bearbetning och förbättra produktstabiliteten.
5. Typiska tillämpningar
- ByggisoleringAnvänds i väggar, tak och golvisoleringsskikt.
- Kylkedjans logistikIsolering för kylförvaring och kylfordon.
- Andra fältDekorativa material, ljudisoleringsmaterial etc.
6. Rekommendationer för formuleringsoptimering
(1) Förbättra flamskyddsmedlets effektivitet
- Blandade flamskyddsmedelSåsom halogen-antimon eller fosfor-kväve-synergier för att förbättra flamskyddsförmågan.
- Nano-flamskyddsmedelSåsom nanomagnesiumhydroxid eller nanolera, vilket förbättrar effektiviteten samtidigt som mängden tillsatser minskas.
(2) Förbättra mekaniska egenskaper
- HärdningsmedelSåsom POE eller EPDM, vilket förbättrar materialets seghet och slagtålighet.
- ArmeringsfyllmedelSåsom glasfibrer, vilket ökar styrka och styvhet.
(3) Kostnadsminskning
- Optimera flamskyddsmedelsförhållandenaMinska användningen samtidigt som du uppfyller kraven på flamskyddsmedel.
- Välj kostnadseffektiva materialSåsom flamskyddsmedel för hushållsbruk eller blandade flamskyddsmedel.
7. Miljö- och myndighetskrav
- Halogenerade flamskyddsmedelBegränsad av föreskrifter som RoHS och REACH; använd med försiktighet.
- Halogenfria flamskyddsmedelFölja miljöföreskrifter och representera framtida trender.
Sammanfattning
Formuleringen av flamskyddsmedel för XPS bör baseras på specifika tillämpningsscenarier och myndighetskrav, med valet mellan halogenerade eller halogenfria flamskyddsmedel. Halogenerade flamskyddsmedel erbjuder hög effektivitet men medför miljöproblem, medan halogenfria flamskyddsmedel är mer miljövänliga men kräver högre mängder tillsatser. Genom att optimera formuleringar och processer kan högpresterande, miljövänliga och kostnadseffektiva flamskyddsmedel XPS produceras för att möta behoven inom byggnadsisolering och andra områden.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publiceringstid: 23 maj 2025
