把阻燃的“種子”種到產品中
——影響擠塑板阻燃性的主要因素分析

文王軍鋒 李維勝 楊英偉

把阻燃的“種子”種到產品中
——影響擠塑板阻燃性的主要因素分析

文王軍鋒 李維勝 楊英偉

隨著擠塑板應用市場的迅速發(fā)展，國內擠塑板生產廠家越來越多，迅速增長的市場也吸引了一些原本不從事阻燃劑生產的廠家加入進來，市場良莠不齊，魚龍混雜，各使用廠家缺乏檢測手段，無從分辨，市場上以次充好、摻雜使假現象嚴重，擠塑板必須使用熱穩(wěn)定性好的阻燃劑，才能達到擠塑的防火要求。

什么是擠塑板

擠塑板全稱擠塑聚苯乙烯泡沫板，是外墻保溫材料的一種，簡稱擠塑板，又名XPS板。擠塑板是以聚苯乙烯樹脂輔以聚合物在加熱混合的同時，注入催化劑，而后擠塑押出連續(xù)性閉孔發(fā)泡的硬質泡沫塑料板，其內部為獨立的閉式氣泡結構，加上其具有獨特的抗蒸汽滲透性、較高的抗壓強度、便捷的施工安裝及長久的使用壽命，是重要的建筑節(jié)能保溫隔熱材料是一種具有吸水率低、防潮、不透氣、質輕、耐腐蝕、超抗老化、導熱系數低等優(yōu)異性能的建筑節(jié)能保溫隔熱材料

擠塑板廣泛應用于墻體保溫、平面混凝土屋頂及鋼結構屋頂的保溫，低溫儲藏地面、泊車平臺等領域的防潮保溫，控制地面凍脹，是目前建筑業(yè)物美價廉、品質俱佳的隔熱、防潮材料。

擠塑板阻燃的重要性

擠塑板的主要成分是聚苯乙烯，聚苯乙烯是一種易燃材料，氧指數非常低，在空氣中引燃后不能自熄而且火勢會越燃越大，建筑外保溫材料必須使用阻燃型擠塑板泡沫塑料，嚴禁使用普通型擠塑板泡沫塑料代替阻燃型擠塑板泡沫塑料用于建筑工程行業(yè)。擠塑板泡沫塑料在燃燒過程中會釋放出污染環(huán)境的苯乙烯氣體及大量煙霧，對人們生命安全造成嚴重危害，近年來全國各地因建筑外保溫材料聚苯乙烯泡沫塑料引發(fā)的火災在報道中屢見不鮮，所以預防其燃燒是首先要解決的問題。

建筑保溫等材料使用的擠塑板為了控制其易燃性通常采用的方法是添加阻燃劑，添加阻燃劑并經熔融共混合后生產的XPS可以成為阻燃性XPS擠塑板，對火災的抵御非常明顯，顯著降低或防止火災的發(fā)生。

GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》規(guī)定的B級阻燃材料需要具備如下阻燃要求：GB/T 20284《建筑材料及制品的單體燃燒試驗》規(guī)定：FIGRA0.2MJ≤120W/s且火焰橫向蔓延未到達試樣長翼邊緣且THR600s≤7.5 MJ；GB/T8626《建筑材料可燃性試驗方法》規(guī)定：60s內焰尖高度Fs≤150mm且60s內無燃燒滴落物引燃濾紙現象；GB/T20285《材料產煙毒性危險分級》規(guī)定：產煙毒性分級，擠塑板用于外墻保溫材料還需要滿足氧指數OI≥30%。

阻燃劑的熱穩(wěn)定性對擠塑板阻燃性的影響

經大量試驗驗證表明，GB/T 20284—2006 建筑材料或制品的單體燃燒試驗和氧指數試驗所要求的試驗指標對擠塑板的阻燃性要求比較苛刻。單體試驗既能反應擠塑板遇火后的燃燒快慢程度（燃燒增長率指數），又能反應擠塑板在試驗中的燃燒釋放熱量的多少（THR600s）。GB/T 20284—2006要求試樣暴露于主燃燒器火焰下的時間為1260s，深刻思考你會明白，如果擠塑板的阻燃劑遇火后熱穩(wěn)定性越好其樣品的引燃時間會延遲，在整個試樣的過程中試樣的有焰燃燒時間就越短，從而試驗反應的燃燒增長率指數和釋放熱量就會大大降低，有利于提高擠塑板的燃燒等級。氧指數試驗是測定樣品燃燒的最低氧濃度，提高產品氧指數即提高產品的燃燒氧濃度，在空氣中不會遇火自燃，也可以間接降低單體試驗的燃燒增長率指數。

大多數擠塑板的生產廠家普遍存在的問題是，阻燃劑阻燃效果不明顯，阻燃劑的熱穩(wěn)定較差，阻燃性不均勻，在同一張板子上，有的地方阻燃明顯，有的地方則阻燃效果很差甚至不阻燃；同樣的阻燃劑，在一臺機器生產出來的板子中阻燃效果很好，在另一臺機器則很差；同一臺機器，不同的廠家，阻燃性能相差很大。

導致這些問題產生的原因主要有三個：

一、人為因素

阻燃劑在擠塑板中的添加量是很少的，一般低于10%，要使阻燃劑均勻的分布到物料中，攪拌是關鍵的部分，要想使每百克物料均勻的含有5克左右的阻燃劑，可想而知需要大量的人工攪拌或專門的攪拌機進行攪拌，大多數廠家直接將阻燃劑撒在物料表面送入上料機，盡管上料機自帶攪拌，短時間內也只能形成小區(qū)域的分散很難均勻混合，造成阻燃成區(qū)域性，其不合格項主要體現在GB 8624要求的氧指數試驗上。

二、生產工藝因素

不同的設備生產廠家對設備的內部結構設計不盡相同，致使物料在設備內部的塑化、分散、停留時間也不盡相同。常規(guī)的阻燃劑以六溴環(huán)十二烷為主，其分解溫度較低，與普通擠塑板的加工溫度存在一定的矛盾性，普通的熱溫度足以使絕大部分阻燃劑分解失效，因此我們通常以熔體溫度作為阻燃板的標準，而不是加熱溫度，實際生產證明生產廠家視設備情況將最高熔體溫度調整在175-190攝氏度之間能生產最佳擠塑板材質量和阻燃效果，此加工溫度與絕大多數設備生產廠家提供的工藝溫度相違背，主要因為設備生產工藝是參照新出廠的聚苯乙烯顆粒的熔融溫度，而實際生產中，大部分的擠塑板都是用再生PS顆粒生產的，而再生PS顆粒和新料熔融溫度相差20-30攝氏度。因此設備對物料的剪切熱會越積越高，如果不對長時間生產過程中的加熱溫度和冷卻水進行調整也會導致阻燃成分分解失效，其不合格項主要體現在單體試驗參數上。

三、阻燃劑因素

阻燃劑的種類按外觀分三種：粉狀、顆粒和母粒。母粒是阻燃劑加上塑料載體、分散劑經過擠出機加熱制成顆粒，其中阻燃劑成分會占到40%-50%，母料的分散性好、使用衛(wèi)生無粉塵，缺點是使用成本高，阻燃經過一次加工不可避免的會有一點損耗。粉狀阻燃劑使用時間最早，也最為廣泛，經濟性好、阻燃效果好，缺點是與塑料顆粒比重不同，容易分層。顆粒型阻燃劑是粉狀阻燃劑經過干法擠出制成顆粒，不添加任何雜質成分，不經過熱加工沒有物料分解損失，他的成分與粉狀相同、用量一樣，顆粒比重與PS粒料接近，解決了粉狀產品分散不均的問題，現已廣泛使用。

優(yōu)化阻燃配方和工藝的途徑

一是提升技術人員操作水平，增加物料和阻燃劑的攪拌時間或增加攪拌設備并采取可行的檢測方法，保證物料和阻燃劑的均勻混合，避免出現阻燃的區(qū)域化，增加氧指數實驗的合格率。

二是優(yōu)化生產設備結構，增加冷卻系統(tǒng)，保證整個生產過程中工藝溫度的穩(wěn)定性，避免溫度集聚造成溫度過高，使阻燃劑分解流失嚴重。

三是研發(fā)新型阻燃劑，提高阻燃劑的分解溫度，保證阻燃劑的熱穩(wěn)定性，使分解溫度遠高于加工溫度，避免阻燃劑受溫度影響造成的分解失效。

四是升級原料配方，生產擠塑板的原料對產品阻燃效果具有較明顯的影響，有的廠家研發(fā)了擠塑板的專用阻燃母料，以通用的聚苯乙烯為基料和其他功能助劑制成的專用阻燃母料，經大量實驗證明后可以廣泛推廣使用。

作者單位：河北省產品質量監(jiān)督檢驗研究院