تخته پلی استایرن اکسترود شده (XPS) مادهای است که به طور گسترده برای عایقبندی ساختمان استفاده میشود و خواص ضد شعله آن برای ایمنی ساختمان بسیار مهم است. طراحی فرمولاسیون ضد شعله برای XPS نیاز به بررسی جامع راندمان ضد شعله، عملکرد پردازش، هزینه و الزامات زیستمحیطی دارد. در زیر یک طراحی و توضیح دقیق از فرمولاسیونهای ضد شعله برای XPS ارائه شده است که شامل هر دو نوع ضد شعله هالوژنه و بدون هالوژن میشود.
۱. اصول طراحی فرمولاسیونهای مقاوم در برابر شعله XPS
جزء اصلی XPS پلی استایرن (PS) است و اصلاح خاصیت ضد شعله آن در درجه اول با افزودن مواد ضد شعله حاصل میشود. طراحی فرمولاسیون باید اصول زیر را رعایت کند:
- خاصیت ضد شعله بالا: استانداردهای بازدارنده شعله برای مصالح ساختمانی (به عنوان مثال، GB 8624-2012) را رعایت کنید.
- عملکرد پردازش: ماده بازدارنده شعله نباید به طور قابل توجهی بر فرآیند کف سازی و قالب گیری XPS تأثیر بگذارد.
- سازگاری با محیط زیست: برای رعایت مقررات زیست محیطی، باید اولویت به استفاده از بازدارندههای شعله بدون هالوژن داده شود.
- کنترل هزینه: به حداقل رساندن هزینهها ضمن برآورده کردن الزامات عملکرد.
۲. فرمولاسیون XPS مقاوم در برابر شعله هالوژنه
بازدارندههای شعله هالوژنه (مثلاً برومینه) با آزاد کردن رادیکالهای هالوژن، واکنش زنجیرهای احتراق را قطع میکنند و راندمان بالایی در برابر شعله ارائه میدهند، اما خطرات زیستمحیطی و سلامتی ایجاد میکنند.
(1) ترکیب فرمولاسیون:
- پلی استایرن (PS): 100phr (رزین پایه)
- بازدارنده شعله برومینه شده: 10–20phr (به عنوان مثال، هگزابروموسیکلودودکان (HBCD) یا پلی استایرن برومینه شده)
- تری اکسید آنتیموان (هم افزایی): ۳–۵phr (اثر ضد حریق را افزایش میدهد)
- عامل کف کننده: 5-10phr (مثلاً دی اکسید کربن یا بوتان)
- پراکنده کننده: ۱–۲phr (مثلاً واکس پلیاتیلن، پراکندگی بازدارنده شعله را بهبود میبخشد)
- روان کننده: ۱–۲phr (مثلاً کلسیم استئارات، سیالیت فرآوری را افزایش میدهد)
- آنتی اکسیدان: 0.5-1 قسمت (مثلاً 1010 یا 168، از تخریب در حین پردازش جلوگیری میکند)
(2) روش پردازش:
- رزین PS، بازدارنده شعله، هم افزایی، پراکنده ساز، روان کننده و آنتی اکسیدان را به طور یکنواخت از قبل مخلوط کنید.
- عامل کفساز را اضافه کنید و در اکسترودر به صورت مذاب مخلوط کنید.
- دمای اکستروژن را روی ۱۸۰ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد کنترل کنید تا از کف کردن و قالبگیری مناسب اطمینان حاصل شود.
(3) ویژگیها:
- مزایا: راندمان بالای ضد شعله، مقدار افزودنی کم و هزینه کمتر.
- معایبممکن است در حین احتراق گازهای سمی (مثلاً برمید هیدروژن) تولید کند و نگرانیهای زیستمحیطی ایجاد کند.
۳. فرمولاسیون XPS مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن
مواد ضد حریق بدون هالوژن (مثلاً مواد مبتنی بر فسفر، نیتروژن یا هیدروکسیدهای معدنی) از طریق جذب گرما یا تشکیل لایههای محافظ، خاصیت ضد حریق پیدا میکنند و عملکرد زیستمحیطی بهتری ارائه میدهند.
(1) ترکیب فرمولاسیون:
- پلی استایرن (PS): 100phr (رزین پایه)
- بازدارنده شعله بر پایه فسفر: 10-15phr (مثلاً،پلی فسفات آمونیوم (APP)یا فسفر قرمز)
- بازدارنده شعله مبتنی بر نیتروژن: 5-10phr (به عنوان مثال، ملامین سیانورات (MCA))
- هیدروکسید معدنی: 20-30phr (به عنوان مثال، هیدروکسید منیزیم یا هیدروکسید آلومینیوم)
- عامل کف کننده: 5-10phr (مثلاً دی اکسید کربن یا بوتان)
- پراکنده کننده: ۱–۲phr (مثلاً واکس پلیاتیلن، پراکندگی را بهبود میبخشد)
- روان کننده: ۱–۲phr (مثلاً استئارات روی، سیالیت فرآیند را افزایش میدهد)
- آنتی اکسیدان: 0.5-1 قسمت (مثلاً 1010 یا 168، از تخریب در حین پردازش جلوگیری میکند)
(2) روش پردازش:
- رزین PS، بازدارنده شعله، پخش کننده، روان کننده و آنتی اکسیدان را به طور یکنواخت از قبل مخلوط کنید.
- عامل کفساز را اضافه کنید و در اکسترودر به صورت مذاب مخلوط کنید.
- دمای اکستروژن را روی ۱۸۰ تا ۲۱۰ درجه سانتیگراد کنترل کنید تا از کف کردن و قالبگیری مناسب اطمینان حاصل شود.
(3) ویژگیها:
- مزایا: سازگار با محیط زیست، بدون تولید گازهای سمی در هنگام احتراق، مطابق با مقررات زیست محیطی.
- معایبراندمان پایینتر بازدارنده شعله، مقادیر بالاتر افزودنی، ممکن است بر خواص مکانیکی و عملکرد کفسازی تأثیر بگذارد.
۴. ملاحظات کلیدی در طراحی فرمولاسیون
(1) انتخاب بازدارنده شعله
- بازدارندههای شعله هالوژنه: راندمان بالا اما خطرات زیستمحیطی و بهداشتی ایجاد میکند.
- بازدارندههای شعله بدون هالوژن: سازگارتر با محیط زیست اما به مقادیر افزودنی بالاتری نیاز دارد.
(2) استفاده از سینرژیستها
- تری اکسید آنتیموان: به صورت همافزایی با بازدارندههای شعله هالوژنه عمل میکند تا به طور قابل توجهی بازدارندگی شعله را افزایش دهد.
- همافزایی فسفر و نیتروژن: در سیستمهای بدون هالوژن، بازدارندههای شعله مبتنی بر فسفر و نیتروژن میتوانند با هم کار کنند تا کارایی را بهبود بخشند.
(3) پراکندگی و فرآیندپذیری
- پراکندهسازهااطمینان از پراکندگی یکنواخت بازدارندههای شعله برای جلوگیری از غلظتهای بالای موضعی.
- روان کننده ها: بهبود سیالیت فرآیند و کاهش فرسودگی تجهیزات.
(4) انتخاب عامل فومساز
- عوامل کف ساز فیزیکیمانند CO₂ یا بوتان، سازگار با محیط زیست با اثرات کفکنندگی خوب.
- عوامل کفزای شیمیاییمانند آزودیکربنآمید (AC)، راندمان کفکنندگی بالایی دارد اما ممکن است گازهای مضر تولید کند.
(5) آنتیاکسیدانها
جلوگیری از تخریب مواد در حین پردازش و افزایش پایداری محصول.
۵. کاربردهای معمول
- عایق کاری ساختمان: در دیوارها، سقفها و لایههای عایق کف استفاده میشود.
- لجستیک زنجیره سردعایق کاری برای سردخانه ها و وسایل نقلیه یخچال دار.
- سایر زمینهها: مصالح تزئینی، مصالح عایق صدا و غیره
۶. توصیههای بهینهسازی فرمولاسیون
(1) بهبود کارایی بازدارنده شعله
- بازدارندههای شعله ترکیبیمانند همافزاییهای هالوژن-آنتیموان یا فسفر-نیتروژن برای افزایش بازدارندگی شعله.
- نانو مواد ضد حریقمانند نانو هیدروکسید منیزیم یا نانو رس، که ضمن کاهش مقدار افزودنی، راندمان را بهبود میبخشد.
(2) افزایش خواص مکانیکی
- عوامل سفت کنندهمانند POE یا EPDM، که باعث بهبود چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه مواد میشود.
- پرکنندههای تقویتکنندهمانند الیاف شیشه، که استحکام و سختی را افزایش میدهند.
(3) کاهش هزینه
- بهینه سازی نسبت مواد بازدارنده شعلهکاهش مصرف در عین رعایت الزامات مربوط به مقاومت در برابر شعله.
- انتخاب مواد مقرون به صرفه: مانند بازدارندههای شعله خانگی یا ترکیبی.
۷. الزامات زیستمحیطی و نظارتی
- بازدارندههای شعله هالوژنه: طبق مقرراتی مانند RoHS و REACH محدود شده است؛ با احتیاط استفاده شود.
- بازدارندههای شعله بدون هالوژن: مطابق با مقررات زیستمحیطی و نمایانگر روندهای آینده.
خلاصه
طراحی فرمولاسیون بازدارندههای شعله برای XPS باید بر اساس سناریوهای کاربردی خاص و الزامات نظارتی باشد و بین بازدارندههای شعله هالوژنه یا بدون هالوژن انتخاب شود. بازدارندههای شعله هالوژنه راندمان بالایی دارند اما نگرانیهای زیستمحیطی ایجاد میکنند، در حالی که بازدارندههای شعله بدون هالوژن سازگارتر با محیط زیست هستند اما به مقادیر افزودنی بیشتری نیاز دارند. با بهینهسازی فرمولاسیونها و فرآیندها، میتوان XPS با عملکرد بالا، سازگار با محیط زیست و مقرونبهصرفه را برای رفع نیازهای عایقبندی ساختمان و سایر زمینهها تولید کرد.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
زمان ارسال: ۲۳ مه ۲۰۲۵
