1、聚苯乙烯泡沫塑料阻燃技術研究現狀1 聚苯乙烯發泡材料的簡介聚苯乙烯發泡材料根據成型方式不同有模塑聚苯乙烯泡沫塑料( EPS) 和擠塑聚苯乙烯泡沫塑料( XPS) 之分。EPS 和XPS都具有閉孔蜂窩結構，這種閉孔率較高的結構使板材具有極低的吸水性和熱導系數,較高的抗壓性和抗老化性。但是，聚苯板保溫體系在結構安全性，防火阻燃性等方面仍存在亟待解決的技術難題，目前因達不到國家對建筑材料的臨時防火要求，很多廠家聚苯乙烯泡沫板的生產線已停產。PS 泡沫塑料的蜂窩狀結構決定了它的使用性能，但也是因為其內部的孔洞結構而有較高的空氣流通性而源源不斷地供給氧氣( 空氣中),造成燃燒速率大,熱釋放量大,融滴嚴重

2、,發煙量大,不易自熄等問題。由于PS泡沫塑料質量輕,保溫隔音效果好,強度高,通過擠出成型,壓縮成型,澆鑄成型等生產工藝可制成各種管件,鋁箔復合板,彩鋼板等，因而被廣泛地應用于風管，地面，墻體，頂面等保溫領域。此外，PS泡沫塑料制備過程中還可利用相對環保的飽和碳氫化合物（如戊烷）水或二氧化碳作為發泡劑，從而減少氟利昂的使用，避免環境污染問題，符合環保要求。目前，PS泡沫塑料主要有擠出型和膨脹型兩種制備方法。擠出聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）是將熔融的PS樹脂添加少量成核劑,發泡劑，在一定結構的擠出設備中加熱擠出成型。XPS板材的生產工藝為連續擠出成型，由惰性氣體形成的閉孔泡體分散均勻，產品結構呈一體

3、性。而膨脹聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）是由PS顆粒在一定溫度下加壓粘接在一起形成的板材。溫度過低時，顆粒間粘接強度不夠，影響板材強度；溫度過高時，膨脹顆粒易坍塌，影響板材的絕熱性。與EPS相比，XPS的性能更加優異，目前正在逐步取代EPS成為保溫材料的主力軍。2聚苯乙烯泡沫塑料阻燃的重要性PS泡沫塑料屬易燃材料，其極限氧指數僅為18，遇火后分解產生苯乙烯單體,苯乙烯二聚體及碳氫化合物（如苯,低烷基苯和少量含氧芳香化合物等），具有較高的熱值。未加入成炭劑的PS泡沫塑料燃燒時產生大量黑煙炭束，幾乎沒有炭層產生，在PS泡沫塑料近火區的能見度幾乎為零。同時,PS泡沫塑料燃燒時易產生帶明火的熔融滴落，能夠

4、引燃其他易燃物，即使移走火源仍能持續燃燒，因此在堆放及建筑施工過程中易發生火災。3PS泡沫塑料的阻燃技術實現PS泡沫塑料阻燃的方式有多種，其中添加阻燃劑是最簡單有效的方法。PS因為具有防火阻燃處理的特殊性質，工業中僅有少數種類的阻燃劑可以用于實際生產。一般常用的阻燃劑有兩種，一種是有機鹵化物，一種是磷化合物。3.1有機鹵化物阻燃劑的應用PS泡沫塑料常用的有機鹵化物阻燃劑包括氯化石蠟,1.1.2.3.4-六溴-丁烯,六溴環十二烷（HBCD）,2.4.6-三溴苯基烯丙基醚,十溴二苯醚,四溴雙酚等。其中，溴化物阻燃劑以無與倫比的性價比成為主導產品。溴化物阻燃劑受熱分解生成HBr氣體，能捕獲傳遞燃燒鏈

5、式反應的活性自由基，生成活性較低的溴自由基，致使燃燒減緩或終止。此外，HBr密度較大且難燃，不僅能稀釋空氣中的氧，同時還能覆蓋于材料表面隔離空氣，致使材料的燃燒速度降低或自熄。3.1.1六溴環十二烷在所有應用于 泡沫塑料的溴化物阻燃劑中，HBCD與PS樹脂的相容性較好，且在較低的添加量下可以使PS泡沫塑料具有較好的阻燃性能，從而最大限度地保持PS泡沫塑料的絕熱性能和其他物理性能，成為眾多溴化物產品中的佼佼者。另據“溴科學與環境論壇”的評估，HBCD作為繼四溴雙酚和十溴二苯醚之后的全球第三大用量的溴化物阻燃劑，占PS泡沫塑料阻燃劑的80。3.1.2三（2.3-二溴丙基）異三聚氰酸酯（TBC）TB

6、C與PS樹脂的相容性良好，起始分解溫度為250-265，熔點為100-110，在PS泡沫塑料制造時容易操作，阻燃效果較好，作為HBCD的替代品適用于XPS的阻燃。3.1.3四溴環辛烷與HBCD相比，四溴環辛烷與PS樹脂的相容性更好，但150-160的加工溫度太低，限制了其應用范圍。目前,主要用于PS樹脂發泡,紡織涂層,溶劑型涂料和熱熔膠。3.1.4二溴乙基二溴環己烷與PS樹脂具有較好的相容性，主要用于加工溫度為150-160 的EPS，不及四溴環辛烷穩定。通過添加水滑石、丙烯酸酯或丙烯酸甲酯可協效四溴環辛烷或二溴乙基二溴環己烷實現阻燃性能。3.1.5其他溴化物阻燃劑在已發表的專利中，多種溴化物

7、阻燃劑被推薦使用，但由于HBCD一直未被限用，包括1.2.3.4.5.6- 六溴環己烷,1.2-二溴烷基酮,1.1.2.3.4.4-六溴-2-丁烯、四溴鄰苯二甲酸二烷基酯、四溴鄰苯二甲酸二（2.3-二溴丙基）酯2.4.6- 三溴苯基烯丙基醚、四溴雙酚雙（烯丙基）醚在內的阻燃劑尚未被關注。在眾多專利報道的溴化物中，最有希望取代HBCD的為-（2.3-二溴丙基）-4.5-二溴四氫鄰苯二甲酰亞胺。此外，脂肪族溴化物阻燃劑與含有芳香烯基或新戊基結構的熱穩定溴化物復配使用，可降低阻燃劑的整體用量。3.1.6溴化物阻燃劑的協效劑溴化物阻燃劑的使用過程中適當加入協效劑可有效提高基材的阻燃性能。例如，加入0.

8、25-0.75份的烯丙基醚可有效促進燃燒過程中溴化物的分解；過氧化物和其他帶有C-C,O-O或N-N鍵的自由基化合物由于能促使基材或可燃分解產物發生交聯，進而對阻燃劑的阻燃性能具有明顯的加強效果。過氧化物在加工過程中當溫度達到PS樹脂熔融溫度時會發生分解，例如過氧化二異丙苯,1.3- 雙（2-叔丁基過氧）異丙基苯,2.5-二甲基-2.5-雙（叔丁基過氧）己烷。為防止過氧化物提前分解，通常利用二叔丁基過氧化物或叔丁基過氧化氫與HBCD配合使用。非過氧化物協效劑通常是通過鍵斷裂產生烷基自由基，例如2.3-二甲基-2.3二苯基丁烷。蠟質材料經常與溴系阻燃劑復配使用，例如氯化石蠟，添加量為0.1-2（

9、質量分數），其熔融溫度高于EPS發泡溫度。3.2磷化合物阻燃劑的開發及應用年Dow 公司公開的專利涵蓋了幾乎全部的硫代磷酸酯和二硫代磷酸酯，案例中的大多數化合物含有戊環，應用于PS泡沫塑料。4PS泡沫塑料添加阻燃劑的技術的發展趨勢盡管限于環境方面的壓力，溴化物阻燃劑以其高阻燃效率和低廉價格，在短期內必然還會是阻燃劑的主流。在缺乏合適的溴化物阻燃劑替代品以及人們對阻燃材料需求日益強烈的前提下，溴化物阻燃劑還將會在相當長的時間內保持一定的增長速度。對一些阻燃標準要求嚴格的領域和某些難于阻燃的材料，溴化物阻燃劑還是目前最實際的選擇。因此，減少溴化物阻燃劑的使用，可通過與其他阻燃劑復配來實現。當前，面

10、對溴化物阻燃劑的不可或缺，研究者提出了溴化物阻燃劑的主要發展方向：（）開發低揮發性，低毒，熱穩定性好的高效阻燃劑；（）重視復配技術的應用，開發具有溴，磷協同和溴，氮協同的溴系阻燃劑，如某些脂肪族及芳香族含溴磷酸酯；（）研制能與聚合物接枝和作為反應中間體的反應型阻燃劑，使其在發揮阻燃作用的同時，還能改善被阻燃材料的加工性能和力學性能；（）研制性能獨特，滿足耐高熱，抗紫外，難遷移等特殊要求的多功能型阻燃劑。5新型阻燃工藝的研究展望為了簡單的添加阻燃劑以達到阻燃目的外，還有一種阻燃效果更佳的方式，那就是聚合型阻燃工藝。具體來說，就是阻燃劑必須帶有乙烯基官能團，這樣可以通過共聚合反應，實現在反應時苯乙烯單體可以與一定數量的阻燃劑的乙烯官能