Geëxtrudeerd polystyreen (XPS) is een veelgebruikt materiaal voor bouwisolatie en de brandvertragende eigenschappen ervan zijn cruciaal voor de veiligheid van gebouwen. Bij het ontwerpen van brandvertragers voor XPS moet rekening worden gehouden met de efficiëntie, verwerkingsprestaties, kosten en milieueisen van de brandvertrager. Hieronder vindt u een gedetailleerd ontwerp en uitleg van brandvertragende formules voor XPS, met zowel gehalogeneerde als halogeenvrije brandvertragende oplossingen.
1. Ontwerpprincipes voor XPS-vlamvertragende formuleringen
Het hoofdbestanddeel van XPS is polystyreen (PS), en de vlamvertragende modificatie ervan wordt voornamelijk bereikt door het toevoegen van vlamvertragers. Het ontwerp van de formulering moet voldoen aan de volgende principes:
- Hoge vlamvertraging: Voldoet aan de brandvertragende normen voor bouwmaterialen (bijv. GB 8624-2012).
- Verwerkingsprestaties:De brandvertrager mag het schuim- en vormproces van XPS niet significant beïnvloeden.
- Milieuvriendelijkheid: Om te voldoen aan de milieuregelgeving moeten halogeenvrije vlamvertragers prioriteit krijgen.
- Kostenbeheersing: Minimaliseer de kosten en voldoe tegelijkertijd aan de prestatievereisten.
2. Gehalogeneerde vlamvertragende XPS-formulering
Gehalogeneerde vlamvertragers (bijvoorbeeld gebromeerde) onderbreken de verbrandingsketenreactie door halogeenradicalen vrij te maken. Deze bieden een hoge vlamvertragende werking, maar brengen wel risico's voor het milieu en de gezondheid met zich mee.
(1) Formuleringssamenstelling:
- Polystyreen (PS): 100phr (basishars)
- Gebromeerde vlamvertrager: 10–20 phr (bijv. hexabroomcyclododecaan (HBCD) of gebromeerd polystyreen)
- Antimoontrioxide (synergist): 3–5phr (versterkt het vlamvertragende effect)
- Schuimmiddel: 5–10 phr (bijv. koolstofdioxide of butaan)
- Dispergeermiddel: 1–2 phr (bijv. polyethyleenwas, verbetert de verspreiding van vlamvertrager)
- Smeermiddel: 1–2 phr (bijv. calciumstearaat, verbetert de verwerkingsvloeibaarheid)
- Antioxidant: 0,5–1 deel (bijv. 1010 of 168, voorkomt degradatie tijdens de verwerking)
(2) Verwerkingsmethode:
- Meng PS-hars, vlamvertrager, synergist, dispergeermiddel, smeermiddel en antioxidant gelijkmatig.
- Voeg het schuimmiddel toe en meng het in een extruder.
- Controleer de extrusietemperatuur op 180–220°C om een goede schuimvorming en vormgeving te garanderen.
(3) Kenmerken:
- Voordelen: Hoge vlamvertragende werking, lage hoeveelheid additieven en lagere kosten.
- Nadelen: Er kunnen bij verbranding giftige gassen vrijkomen (bijv. waterstofbromide), die schadelijk kunnen zijn voor het milieu.
3. Halogeenvrije vlamvertragende XPS-formulering
Halogeenvrije vlamvertragers (bijvoorbeeld hydroxiden op basis van fosfor, stikstof of anorganische hydroxiden) zorgen voor vlamvertraging door warmteabsorptie of door het vormen van beschermlagen, wat zorgt voor betere milieuprestaties.
(1) Formuleringssamenstelling:
- Polystyreen (PS): 100phr (basishars)
- Vlamvertrager op basis van fosfor: 10–15 uur (bijv.ammoniumpolyfosfaat (APP)of rode fosfor)
- Vlamvertrager op basis van stikstof: 5–10 phr (bijv. melaminecyanuraat (MCA))
- Anorganische hydroxide: 20–30 phr (bijv. magnesiumhydroxide of aluminiumhydroxide)
- Schuimmiddel: 5–10 phr (bijv. koolstofdioxide of butaan)
- Dispergeermiddel: 1–2phr (bijv. polyethyleenwas, verbetert de dispersie)
- Smeermiddel: 1–2 phr (bijv. zinkstearaat, verbetert de verwerkingsvloeibaarheid)
- Antioxidant: 0,5–1 deel (bijv. 1010 of 168, voorkomt degradatie tijdens de verwerking)
(2) Verwerkingsmethode:
- Meng PS-hars, brandvertrager, dispergeermiddel, smeermiddel en antioxidant gelijkmatig.
- Voeg het schuimmiddel toe en meng het in een extruder.
- Controleer de extrusietemperatuur op 180–210°C om een goede schuimvorming en vormgeving te garanderen.
(3) Kenmerken:
- Voordelen: Milieuvriendelijk, er komen geen giftige gassen vrij bij de verbranding, voldoet aan de milieuregelgeving.
- Nadelen: Lagere vlamvertragende werking, hogere hoeveelheden additieven kunnen de mechanische eigenschappen en schuimprestaties beïnvloeden.
4. Belangrijke overwegingen bij het ontwerpen van formuleringen
(1) Selectie van vlamvertragers
- Gehalogeneerde vlamvertragers: Hoge efficiëntie, maar brengt risico's voor het milieu en de gezondheid met zich mee.
- Halogeenvrije vlamvertragers: Milieuvriendelijker, maar vereist hogere hoeveelheden additieven.
(2) Gebruik van synergisten
- Antimoontrioxide: Werkt synergetisch met gehalogeneerde vlamvertragers om de vlamvertraging aanzienlijk te verbeteren.
- Fosfor-stikstofsynergie:In halogeenvrije systemen kunnen vlamvertragers op basis van fosfor en stikstof samenwerken om de efficiëntie te verbeteren.
(3) Dispersie en verwerkbaarheid
- Dispergeermiddelen: Zorg voor een gelijkmatige verspreiding van de vlamvertragers om plaatselijke hoge concentraties te voorkomen.
- Smeermiddelen: Verbeter de verwerkingsvloeibaarheid en verminder slijtage van de apparatuur.
(4) Selectie van schuimmiddel
- Fysische schuimmiddelen: Zoals CO₂ of butaan, milieuvriendelijk met goede schuimvorming.
- Chemische schuimmiddelen: Zoals azodicarbonamide (AC), schuimt zeer efficiënt, maar kan schadelijke gassen produceren.
(5) Antioxidanten
Voorkom materiaaldegradatie tijdens de verwerking en verbeter de productstabiliteit.
5. Typische toepassingen
- Gebouwisolatie: Gebruikt in isolatielagen voor muren, daken en vloeren.
- Koelketenlogistiek: Isolatie voor koelcellen en koelvoertuigen.
- Andere velden: Decoratieve materialen, geluidsisolerende materialen, etc.
6. Aanbevelingen voor formuleringoptimalisatie
(1) Verbetering van de efficiëntie van vlamvertragers
- Gemengde vlamvertragers: Zoals halogeen-antimoon- of fosfor-stikstofsynergieën om de vlamvertraging te verbeteren.
- Nano vlamvertragers: Zoals nano-magnesiumhydroxide of nano-klei, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd en de hoeveelheid additieven wordt verminderd.
(2) Verbetering van de mechanische eigenschappen
- Verstevigingsmiddelen: Zoals POE of EPDM, waardoor de taaiheid van het materiaal en de slagvastheid worden verbeterd.
- Versterkende vulstoffen: Zoals glasvezels, die de sterkte en stijfheid vergroten.
(3) Kostenreductie
- Optimaliseer vlamvertragerverhoudingen: Verminder het verbruik en voldoe tegelijkertijd aan de eisen voor brandvertraging.
- Selecteer kosteneffectieve materialen: Zoals huishoudelijke of gemengde brandvertragers.
7. Milieu- en regelgevingsvereisten
- Gehalogeneerde vlamvertragers: Beperkt door regelgeving zoals RoHS en REACH; met voorzichtigheid gebruiken.
- Halogeenvrije vlamvertragers: Voldoen aan de milieuregelgeving en zijn een voorbeeld voor de toekomst.
Samenvatting
Het formuleringsontwerp van vlamvertragers voor XPS moet gebaseerd zijn op specifieke toepassingsscenario's en wettelijke vereisten, waarbij gekozen moet worden tussen gehalogeneerde of halogeenvrije vlamvertragers. Gehalogeneerde vlamvertragers bieden een hoge efficiëntie, maar brengen milieuproblemen met zich mee, terwijl halogeenvrije vlamvertragers milieuvriendelijker zijn, maar hogere hoeveelheden additieven vereisen. Door formuleringen en processen te optimaliseren, kunnen hoogwaardige, milieuvriendelijke en kosteneffectieve vlamvertragende XPS-producten worden geproduceerd die voldoen aan de behoeften van bouwisolatie en andere sectoren.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Geplaatst op: 23 mei 2025
