CN104045928A - 阻燃xps挤塑发泡板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于它的配方由以下质量份数的材料配比而成：PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、氯系阻燃剂0.5~8份或者PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、溴系阻燃剂0.3~6份。该阻燃XPS挤塑发泡板具有产品阻燃效果好、生产工艺简单、生产成本低的优点。

Description

阻燃XPS挤塑发泡板

技术领域

本发明涉及一种阻燃XPS挤塑发泡板。 

背景技术

XPS挤塑发泡板（挤塑聚苯乙烯泡沫板）具有闭孔的发泡结构，因此导热系数小，具有优异的保温性能，是各种保温结构的首选，但XPS挤塑发泡板易燃，火一点就着，因此要加阻燃剂阻燃，使其达到难燃的目的。 

传统的生产方法有两种： 

第一种阻燃方式是采用加入六溴环十二烷，现在国内普遍采用，但它的阻燃效果只能在短期内存在且不环保，属于禁用淘汰产品。

第二种是可膨胀石墨与氮磷阻燃剂复配，其生产方法是将PS料（聚苯乙烯系塑料）、可膨胀石墨及氮磷阻燃剂混合后加入到设备中然后发泡，但阻燃剂的加入是有限度的，加少了起不到阻燃效果，加多了影响发泡工艺而生产不稳定，因而其阻燃等级很难达到B1级。 

阻燃剂可分为无机和有机两大类，可膨胀石墨属无机阻燃剂，磷系阻燃剂、氯系阻燃剂以及溴系阻燃剂属有机阻燃剂。 

按阻燃作用分，可分为主阻燃剂和附阻燃剂。单一的阻燃剂阻燃效果有一定的局限性，有的材料多种阻燃剂单一使用都达不到阻燃效果，但将它们合理地组合起来却得到了意想不到的阻燃效果。复合阻燃剂中各单一组分的作用不同，即可视为某种组分是主阻燃剂，某种组分是附阻燃剂。复合阻燃剂中不可没有的某种组分是主阻燃剂。 

如图1所示，可膨胀石墨在200度左右时开始膨胀，当遇火燃烧时产生蠕虫状的碳丝3附在基体1表面可阻挡火焰，在膨胀过程中可吸收热量而减少基体材料的分解而阻止燃烧，但单独使用时膨胀的碳丝燃烧时容易飞出脱离基体1，且产生的碳丝层松散。故一般与磷系阻燃剂配合使用，如APP、红磷等。 

磷及磷化合物很早就被用作阻燃剂使用，对它的阻燃机理研究得也较早，起初发现使用磷系阻燃剂的材料燃烧时会生成很多焦炭，并减少了可燃性挥发性物质的生产量，燃烧时阻燃材料的热失重大大降低，但阻燃材料燃烧时的烟密度比未阻燃时增加。根据上面的事实提出了一些阻燃机理。从磷化合物在不同反应区内所起阻燃作用可分为凝聚相中阻燃机理和蒸汽相中阻燃机理，有机磷系阻燃剂在凝聚相中发挥阻燃作用，其阻燃机理如下： 

如图2所示，在燃烧时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜4，液态膜4覆盖在基体1表面，其沸点可达300℃，有少量的磷可使聚合物脱水碳化而形成碳层2。同时，磷酸又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸。在这个过程中，不仅由磷酸生成的覆盖层起到覆盖效应，而且由于生成的聚偏磷酸是强酸，是很强的脱水剂，使聚合物脱水而炭化，改变了聚合物燃烧过程的模式并在其表面形成碳膜以隔绝空气，从而发挥更强的阻燃效果。

磷系阻燃剂的阻燃作用主要体现在火灾初期的高聚物分解阶段，因其能促进聚合物脱水碳化，从而减少聚合物因热分解而产生的可燃性气体的数量，并且所生成的碳层还能隔绝外界空气和热。通常，磷系阻燃剂对含氧聚合物的作用效果最佳，主要被用在含羟基的纤维素、聚氨酯、聚酯等聚合物中。对于不含氧的烃类聚合物，磷系阻燃剂的作用效果就比较小。 

含磷阻燃剂也是一种自由基捕获剂，利用质谱技术发现，任何含磷化合物在聚合物燃烧时都有PO·形成。它可以与火焰区域中的氢原子结合，起到抑制火焰的作用。另外，磷系阻燃剂在阻燃过程中产生的水分，一方面可以降低凝聚相的温度，另一方面可以稀释气相中可燃物的浓度，从而更好地起到阻燃作用。 

如图3所示，含氯阻燃剂主要在气相中发挥作用，因为氯化物分解产生的氯化氢气体是不燃性气体，有稀释效应，它比重较大，形成一层气膜5覆盖在基体1表面的碳层2外，可隔绝空气和热，起覆盖效应。同时氯化氢能抑制高分子材料燃烧的连锁反应，起清除自由基的作用。含氯阻燃剂还有一定的成碳作用，燃烧时在高分子材料表面形成一层很薄的碳层2，也可隔绝空气和热。 

PS料的纯度直接影响XPS挤塑板的发泡工艺，杂质越多则发泡质量差甚至不能发泡。阻燃剂的加入对发泡生产工艺有直接的影响，加少了不起阻燃作用，加多了则会影响发泡工艺，所以如何利用好发泡工艺和阻燃剂的阻燃效率及生产成本是生产阻燃XPS挤塑板的关键所在。因此寻求一种产品阻燃效果好、生产工艺简单、生产成本低的阻燃XPS挤塑发泡板的配方及其生产方法尤为重要。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种产品阻燃效果好、生产工艺简单、生产成本低的阻燃XPS挤塑发泡板。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种阻燃XPS挤塑发泡板，它的配方由以下质量份数的材料配比而成：PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、氯系阻燃剂0.5~8份或者PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、溴系阻燃剂0.3~6份。

作为一种优选，可膨胀石墨采用50~200目。 

作为一种优选，磷系阻燃剂采用包覆红磷。 

作为一种优选，氯系阻燃剂采用氯化石腊（70）、TCPP或者两者的组合。 

作为一种优选，阻燃XPS挤塑发泡板的配方中还加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.1~1份。抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂168。 

阻燃XPS挤塑发泡板，阻燃XPS挤塑发泡板的配方的各个组分如下：PS料100份、可膨胀石墨6~8.5份、磷系阻燃剂4~7.5份、氯系阻燃剂3~5份。它的配方中还加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.3~0.5份。 

本发明的有益效果是： 

阻燃XPS挤塑发泡板由于复合配方中加入了氯系阻燃剂或者溴系阻燃剂，可使总的阻燃剂少加而达到同样的阻燃效果，少加阻燃剂有利于产品发泡成型，磷系阻燃剂价格昂贵，少加磷系阻燃剂节约了产品成本。生产时只需将配方配比好直接加入发泡设备进行生产即可。阻燃XPS挤塑发泡板燃烧时表面形成固、液、气组成的保护层，阻燃效果好。因此该阻燃XPS挤塑发泡板具有产品阻燃效果好、生产工艺简单、生产成本低的优点。

附图说明

图1为XPS挤塑发泡板的PS料加入可膨胀石墨燃烧后的层状结构示意图。 

图2为XPS挤塑发泡板PS料加入磷系阻燃剂燃烧后的层状结构示意图。 

图3为XPS挤塑发泡板PS料加入氯系阻燃剂燃烧后的层状结构示意图。 

图4为本发明阻燃XPS挤塑发泡板燃烧后的层状结构示意图。 

图中附图标记： 

基体1、碳层2、碳丝3、液态膜4、气膜5。

具体实施方式

一种阻燃XPS挤塑发泡板的配方，配方由PS料、可膨胀石墨、磷系阻燃剂以及氯系阻燃剂复合而成，可膨胀石墨优选采用50~200目、磷系阻燃剂优选采用包覆红磷、氯系阻燃剂优选采用氯化石腊（70）、TCPP（TCPP为磷酸三（2-氯丙基）酯的简称）或者两者的组合。配方中还可以加入抗氧剂，抗氧剂优选采用抗氧剂1010或者抗氧剂168。 

阻燃XPS挤塑发泡板的配方的各个组分如下：PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、氯系阻燃剂0.5~8份。如加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.1~1份。 

作为一种优选，阻燃XPS挤塑发泡板的配方的各个组分如下：PS料100份、可膨胀石墨6~8.5份、磷系阻燃剂4~7.5份、氯系阻燃剂3~5份。如加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.3~0.5份。 

上述的氯系阻燃剂可以用溴系阻燃剂替代，其加入量为0.3-6份。溴系阻燃剂可以采用六溴环十二烷。 

生产时将阻燃XPS挤塑发泡板的配方材料按比例充分混合后加入到发泡设备中，经过发泡设备发泡最终成为阻燃XPS挤塑发泡板。 

实施例1：PS料100份、可膨胀石墨6份、包覆红磷6份，所得产品为阻燃B2级。 

实施例2：PS料100份、可膨胀石墨8.5份、包覆红磷7.5份、抗氧剂0.3份，所得产品为难燃B1级，氧指数26。 

实施例3：PS料100份、可膨胀石墨6份、包覆红磷4份、氯化石腊（70）1份、TCPP2份、抗氧剂0.3份，所得产品为难燃B1级，氧指数26。 

实施例4：PS料100份、可膨胀石墨6份、包覆红磷5份、氯化石腊（70）2份、TCPP1份、抗氧剂0.3份，所得产品为难燃B1级，氧指数30。 

实施例5：PS料100份、可膨胀石墨7份、包覆红磷4份、氯化石腊（70）3份、抗氧剂0.3份产品为难燃B1级，氧指数30。 

实施例6：PS料100份、可膨胀石墨7份、包覆红磷4份、抗氧剂0.3份产品为阻燃B2级。 

实施例7：PS料100份、可膨胀石墨6份、包覆红磷5份、抗氧剂0.3份产品为阻燃B2级。 

下表为各个实施例的对比： 

阻燃XPS挤塑发泡板的阻燃机理：由于复合配方中加入了氯系阻燃剂或者溴系阻燃剂，可使总的阻燃剂少加而达到同样的阻燃效果，少加阻燃剂有利于产品发泡成型，氯系阻燃剂或者溴系阻燃剂的加入可减少可膨胀石墨、磷系阻燃剂的含量。磷系阻燃剂价格昂贵因此节约了产品成本。例如配方可膨胀石墨6份、包覆红磷6份产品为阻燃B2级，而可膨胀石墨6份、包覆红磷4份、氯系阻燃剂3份产品达到了难燃B1级。参见图4，其阻燃机理是当阻燃XPS挤塑发泡板遇火燃烧时，复合阻燃剂中的红磷分解生成磷酸的非燃性液态膜4可留住膨胀的碳丝3，同时红磷可使聚合物脱水碳化而形成碳，此碳与膨胀的碳丝形成了一层内层密外层松的碳层2；红磷多加此碳层越致密。与此同时氯系阻燃剂分解产生的氯化氢气体可保留在膨胀的碳层中；与膨胀碳层共同形成一层由固、液、气组成的保护层将聚合物包覆起来（因此红磷不必多加，只要能保住膨胀后的石墨就行），使聚合物受热分解的自由基不易逸出而终止燃烧。而单独用氯系阻燃剂燃烧时只是形成一层氯化氢气膜，没有复合阻燃剂形成的综合保护层中的氯化氢气膜厚，膨胀的碳层保护了氯化氢气体，氯化氢气体填补了碳层中的空隙。由此得出阻燃剂复合的重要性。

溴系阻燃剂与氯系阻燃剂阻燃机理基本相同，本配方中也可用溴系阻燃剂替代氯系阻燃剂，在同等份量下效果更好，但没有氯系阻燃持久，容易挥发，且溴系阻燃剂环保上有争议。 

Claims (8)

1.一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于它的配方由以下质量份数的材料配比而成：PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、氯系阻燃剂0.5~8份或者PS料100份、可膨胀石墨4~10份、磷系阻燃剂3~8份、溴系阻燃剂0.3~6份。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于可膨胀石墨采用50~200目。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于磷系阻燃剂采用包覆红磷。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于氯系阻燃剂采用氯化石腊（70）、TCPP或者两者的组合。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于它的配方中还加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.1~1份。

6.根据权利要求5所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂168。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于阻燃XPS挤塑发泡板的配方的各个组分如下：PS料100份、可膨胀石墨6~8.5份、磷系阻燃剂4~7.5份、氯系阻燃剂3~5份。

8.根据权利要求7所述的一种阻燃XPS挤塑发泡板，其特征在于它的配方中还加入抗氧剂，抗氧剂组分为0.3~0.5份。