Il pannello in polistirene estruso (XPS) è un materiale ampiamente utilizzato per l'isolamento degli edifici e le sue proprietà ignifughe sono fondamentali per la sicurezza degli edifici. La progettazione della formulazione dei ritardanti di fiamma per XPS richiede un'attenta valutazione dell'efficienza ignifuga, delle prestazioni di lavorazione, dei costi e dei requisiti ambientali. Di seguito sono riportati una progettazione dettagliata e una spiegazione delle formulazioni dei ritardanti di fiamma per XPS, che coprono sia soluzioni ignifughe alogenate che prive di alogeni.
1. Principi di progettazione per formulazioni ritardanti di fiamma XPS
Il componente principale dell'XPS è il polistirene (PS) e la sua modifica ignifuga si ottiene principalmente aggiungendo ritardanti di fiamma. La formulazione deve rispettare i seguenti principi:
- Elevata resistenza alla fiamma: Rispettare gli standard ignifughi per i materiali da costruzione (ad esempio, GB 8624-2012).
- Prestazioni di elaborazione: Il ritardante di fiamma non dovrebbe influire in modo significativo sul processo di schiumatura e stampaggio dell'XPS.
- Rispetto dell'ambiente: Per rispettare le normative ambientali, è opportuno dare priorità ai ritardanti di fiamma privi di alogeni.
- Controllo dei costi: Ridurre al minimo i costi rispettando i requisiti prestazionali.
2. Formulazione XPS ritardante di fiamma alogenato
I ritardanti di fiamma alogenati (ad esempio bromurati) interrompono la reazione a catena della combustione rilasciando radicali alogeni, offrendo un'elevata efficienza di ritardanti di fiamma ma comportando rischi per l'ambiente e la salute.
(1) Composizione della formulazione:
- Polistirene (PS): 100phr (resina base)
- Ritardante di fiamma bromurato: 10–20phr (ad esempio, esabromociclododecano (HBCD) o polistirene bromurato)
- Triossido di antimonio (sinergista): 3–5phr (migliora l'effetto ritardante di fiamma)
- agente schiumogeno: 5–10phr (ad esempio, anidride carbonica o butano)
- Disperdente: 1–2phr (ad esempio, cera di polietilene, migliora la dispersione del ritardante di fiamma)
- Lubrificante: 1–2phr (ad esempio, stearato di calcio, migliora la fluidità di elaborazione)
- Antiossidante: 0,5–1 parte (ad esempio, 1010 o 168, previene la degradazione durante la lavorazione)
(2) Metodo di elaborazione:
- Resina PS premiscelata, ritardante di fiamma, sinergizzante, disperdente, lubrificante e antiossidante in modo uniforme.
- Aggiungere l'agente schiumogeno e mescolare a caldo in un estrusore.
- Controllare la temperatura di estrusione a 180–220°C per garantire una corretta schiumatura e stampaggio.
(3) Caratteristiche:
- Vantaggi: Elevata efficienza ignifuga, bassa quantità di additivi e costi inferiori.
- Svantaggi: Può produrre gas tossici (ad esempio, bromuro di idrogeno) durante la combustione, creando problemi ambientali.
3. Formulazione XPS ignifuga senza alogeni
I ritardanti di fiamma privi di alogeni (ad esempio a base di fosforo, a base di azoto o idrossidi inorganici) raggiungono l'effetto ritardante di fiamma attraverso l'assorbimento del calore o la formazione di strati protettivi, offrendo migliori prestazioni ambientali.
(1) Composizione della formulazione:
- Polistirene (PS): 100phr (resina base)
- Ritardante di fiamma a base di fosforo: 10–15phr (ad esempio,polifosfato di ammonio (APP)o fosforo rosso)
- Ritardante di fiamma a base di azoto: 5–10phr (ad esempio, cianurato di melammina (MCA))
- idrossido inorganico: 20–30phr (ad esempio, idrossido di magnesio o idrossido di alluminio)
- agente schiumogeno: 5–10phr (ad esempio, anidride carbonica o butano)
- Disperdente: 1–2phr (ad esempio, cera di polietilene, migliora la dispersione)
- Lubrificante: 1–2phr (ad esempio, stearato di zinco, migliora la fluidità di lavorazione)
- Antiossidante: 0,5–1 parte (ad esempio, 1010 o 168, previene la degradazione durante la lavorazione)
(2) Metodo di elaborazione:
- Premiscela uniformemente resina PS, ritardante di fiamma, disperdente, lubrificante e antiossidante.
- Aggiungere l'agente schiumogeno e mescolare a caldo in un estrusore.
- Controllare la temperatura di estrusione a 180–210°C per garantire una corretta schiumatura e stampaggio.
(3) Caratteristiche:
- Vantaggi: Ecologico, non produce gas tossici durante la combustione, conforme alle normative ambientali.
- Svantaggi: Una minore efficienza ignifuga e quantità maggiori di additivi possono influire sulle proprietà meccaniche e sulle prestazioni di schiumatura.
4. Considerazioni chiave nella progettazione della formulazione
(1) Selezione del ritardante di fiamma
- Ritardanti di fiamma alogenati: Alta efficienza ma comporta rischi per l'ambiente e la salute.
- Ritardanti di fiamma senza alogeni: Più rispettosi dell'ambiente, ma richiedono quantità di additivi maggiori.
(2) Uso di sinergici
- triossido di antimonio: Agisce in sinergia con i ritardanti di fiamma alogenati per migliorare significativamente la resistenza alla fiamma.
- Sinergia fosforo-azoto: Nei sistemi privi di alogeni, i ritardanti di fiamma a base di fosforo e azoto possono lavorare insieme per migliorare l'efficienza.
(3) Dispersione e processabilità
- Disperdenti: Assicurare una dispersione uniforme dei ritardanti di fiamma per evitare concentrazioni elevate localizzate.
- Lubrificanti: Migliora la fluidità di elaborazione e riduce l'usura delle attrezzature.
(4) Selezione dell'agente schiumogeno
- Agenti schiumogeni fisici: Come CO₂ o butano, ecologici e con buoni effetti schiumogeni.
- Agenti schiumogeni chimici: Come l'azodicarbonammide (AC), ha un'elevata efficienza schiumogena ma può produrre gas nocivi.
(5) Antiossidanti
Previene il degrado del materiale durante la lavorazione e migliora la stabilità del prodotto.
5. Applicazioni tipiche
- Isolamento degli edifici: Utilizzato negli strati isolanti di pareti, tetti e pavimenti.
- Logistica della catena del freddo: Isolamento per celle frigorifere e veicoli refrigerati.
- Altri campi: Materiali decorativi, materiali fonoassorbenti, ecc.
6. Raccomandazioni per l'ottimizzazione della formulazione
(1) Miglioramento dell'efficienza dei ritardanti di fiamma
- Ritardanti di fiamma miscelati: Come le sinergie alogeno-antimonio o fosforo-azoto per migliorare la resistenza alla fiamma.
- Ritardanti di fiamma nano: Come l'idrossido di magnesio nano o l'argilla nano, che migliorano l'efficienza riducendo al contempo le quantità di additivi.
(2) Miglioramento delle proprietà meccaniche
- Agenti indurenti: Come POE o EPDM, migliorano la tenacità del materiale e la resistenza agli urti.
- Riempitivi rinforzanti: Come le fibre di vetro, che aumentano la resistenza e la rigidità.
(3) Riduzione dei costi
- Ottimizzare i rapporti di ritardanti di fiamma: Ridurre l'utilizzo rispettando i requisiti di ignifugazione.
- Selezionare materiali convenienti: Come ritardanti di fiamma domestici o miscelati.
7. Requisiti ambientali e normativi
- Ritardanti di fiamma alogenati: Limitato da normative come RoHS e REACH; usare con cautela.
- Ritardanti di fiamma senza alogeni: Rispettare le normative ambientali e rappresentare le tendenze future.
Riepilogo
La progettazione della formulazione dei ritardanti di fiamma per XPS dovrebbe basarsi su scenari applicativi specifici e requisiti normativi, scegliendo tra ritardanti di fiamma alogenati o privi di alogeni. I ritardanti di fiamma alogenati offrono un'elevata efficienza ma presentano problematiche ambientali, mentre i ritardanti di fiamma privi di alogeni sono più rispettosi dell'ambiente ma richiedono quantità di additivi maggiori. Ottimizzando formulazioni e processi, è possibile produrre XPS ritardanti di fiamma ad alte prestazioni, ecologici ed economici per soddisfare le esigenze dell'isolamento degli edifici e di altri settori.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Data di pubblicazione: 23-05-2025
