Tấm polystyrene ép đùn (XPS) là vật liệu được sử dụng rộng rãi để cách nhiệt tòa nhà, và đặc tính chống cháy của nó rất quan trọng đối với an toàn công trình. Việc thiết kế công thức chất chống cháy cho XPS đòi hỏi phải xem xét toàn diện hiệu quả chống cháy, hiệu suất xử lý, chi phí và các yêu cầu về môi trường. Dưới đây là thiết kế và giải thích chi tiết về công thức chống cháy cho XPS, bao gồm cả giải pháp chống cháy halogen và không halogen.
1. Nguyên tắc thiết kế cho công thức chống cháy XPS
Thành phần chính của XPS là polystyrene (PS), và khả năng chống cháy của nó chủ yếu được cải tiến bằng cách bổ sung chất chống cháy. Thiết kế công thức cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
- Khả năng chống cháy cao: Đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy cho vật liệu xây dựng (ví dụ: GB 8624-2012).
- Hiệu suất xử lý:Chất chống cháy không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tạo bọt và đúc của XPS.
- Thân thiện với môi trường:Chất chống cháy không chứa halogen nên được ưu tiên để tuân thủ các quy định về môi trường.
- Kiểm soát chi phí: Giảm thiểu chi phí trong khi vẫn đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất.
2. Công thức XPS chống cháy halogen
Chất chống cháy halogen hóa (ví dụ: brom hóa) làm gián đoạn phản ứng dây chuyền đốt cháy bằng cách giải phóng các gốc halogen, mang lại hiệu quả chống cháy cao nhưng lại gây ra rủi ro cho môi trường và sức khỏe.
(1) Thành phần công thức:
- Polystyren (PS): 100phr (nhựa nền)
- Chất chống cháy brom hóa: 10–20phr (ví dụ, hexabromocyclododecane (HBCD) hoặc polystyrene brom hóa)
- Antimon trioxide (chất hiệp đồng): 3–5phr (tăng cường hiệu quả chống cháy)
- Chất tạo bọt: 5–10phr (ví dụ, carbon dioxide hoặc butan)
- Chất phân tán: 1–2phr (ví dụ, sáp polyethylene, cải thiện khả năng phân tán chất chống cháy)
- Chất bôi trơn: 1–2phr (ví dụ, canxi stearat, tăng cường tính lưu động của quá trình xử lý)
- Chất chống oxy hóa: 0,5–1 phần (ví dụ: 1010 hoặc 168, ngăn ngừa sự phân hủy trong quá trình xử lý)
(2) Phương pháp chế biến:
- Trộn đều nhựa PS, chất chống cháy, chất hiệp đồng, chất phân tán, chất bôi trơn và chất chống oxy hóa.
- Thêm chất tạo bọt và trộn đều trong máy đùn.
- Kiểm soát nhiệt độ đùn ở mức 180–220°C để đảm bảo tạo bọt và đúc khuôn đúng cách.
(3) Đặc điểm:
- Thuận lợi: Hiệu quả chống cháy cao, lượng phụ gia thấp và chi phí thấp hơn.
- Nhược điểm: Có thể tạo ra khí độc (ví dụ, hydro bromide) trong quá trình đốt cháy, gây ra những lo ngại về môi trường.
3. Công thức XPS chống cháy không chứa halogen
Chất chống cháy không chứa halogen (ví dụ: hydroxit gốc phốt pho, gốc nitơ hoặc vô cơ) có khả năng chống cháy thông qua hấp thụ nhiệt hoặc tạo thành lớp bảo vệ, mang lại hiệu suất môi trường tốt hơn.
(1) Thành phần công thức:
- Polystyren (PS): 100phr (nhựa nền)
- Chất chống cháy gốc phốt pho: 10–15phr (ví dụ,amoni polyphosphate (APP)hoặc phốt pho đỏ)
- Chất chống cháy gốc nitơ: 5–10phr (ví dụ, melamin xyanurat (MCA))
- Hydroxit vô cơ: 20–30phr (ví dụ, magie hydroxit hoặc nhôm hydroxit)
- Chất tạo bọt: 5–10phr (ví dụ, carbon dioxide hoặc butan)
- Chất phân tán: 1–2phr (ví dụ, sáp polyethylene, cải thiện khả năng phân tán)
- Chất bôi trơn: 1–2phr (ví dụ, kẽm stearat, tăng cường tính lưu động của quá trình xử lý)
- Chất chống oxy hóa: 0,5–1 phần (ví dụ: 1010 hoặc 168, ngăn ngừa sự phân hủy trong quá trình xử lý)
(2) Phương pháp chế biến:
- Trộn đều nhựa PS, chất chống cháy, chất phân tán, chất bôi trơn và chất chống oxy hóa.
- Thêm chất tạo bọt và trộn đều trong máy đùn.
- Kiểm soát nhiệt độ đùn ở mức 180–210°C để đảm bảo tạo bọt và đúc khuôn đúng cách.
(3) Đặc điểm:
- Thuận lợi: Thân thiện với môi trường, không sinh ra khí độc trong quá trình đốt cháy, tuân thủ các quy định về môi trường.
- Nhược điểm: Hiệu quả chống cháy thấp hơn, lượng phụ gia cao hơn, có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ học và hiệu suất tạo bọt.
4. Những cân nhắc chính trong thiết kế công thức
(1) Lựa chọn chất chống cháy
- Chất chống cháy halogen: Hiệu quả cao nhưng gây ra rủi ro về môi trường và sức khỏe.
- Chất chống cháy không chứa halogen: Thân thiện với môi trường hơn nhưng cần lượng phụ gia cao hơn.
(2) Sử dụng chất hiệp đồng
- Antimon trioxit: Hoạt động hiệp đồng với chất chống cháy halogen để tăng cường đáng kể khả năng chống cháy.
- Sự phối hợp giữa phốt pho và nitơ:Trong các hệ thống không chứa halogen, chất chống cháy gốc phốt pho và nitơ có thể hoạt động cùng nhau để cải thiện hiệu quả.
(3) Phân tán và khả năng xử lý
- Chất phân tán: Đảm bảo phân tán đều chất chống cháy để tránh nồng độ cao cục bộ.
- Chất bôi trơn: Cải thiện tính lưu động của quá trình xử lý và giảm hao mòn thiết bị.
(4) Lựa chọn chất tạo bọt
- Chất tạo bọt vật lý: Chẳng hạn như CO₂ hoặc butan, thân thiện với môi trường với hiệu ứng tạo bọt tốt.
- Chất tạo bọt hóa học:Chẳng hạn như azodicarbonamide (AC), hiệu quả tạo bọt cao nhưng có thể tạo ra khí độc hại.
(5) Chất chống oxy hóa
Ngăn ngừa sự suy thoái vật liệu trong quá trình chế biến và tăng cường độ ổn định của sản phẩm.
5. Ứng dụng điển hình
- Cách nhiệt tòa nhà: Được sử dụng trong lớp cách nhiệt cho tường, mái nhà và sàn nhà.
- Hậu cần chuỗi lạnh: Vật liệu cách nhiệt cho kho lạnh và xe đông lạnh.
- Các lĩnh vực khác: Vật liệu trang trí, vật liệu cách âm, v.v.
6. Đề xuất tối ưu hóa công thức
(1) Cải thiện hiệu quả chống cháy
- Chất chống cháy hỗn hợp: Chẳng hạn như sự kết hợp halogen-antimon hoặc phốt pho-nitơ để tăng cường khả năng chống cháy.
- Chất chống cháy nano:Chẳng hạn như nano magie hydroxit hoặc nano đất sét, cải thiện hiệu quả trong khi giảm lượng phụ gia.
(2) Tăng cường tính chất cơ học
- Chất làm cứng: Chẳng hạn như POE hoặc EPDM, cải thiện độ bền và khả năng chống va đập của vật liệu.
- Chất độn gia cố: Chẳng hạn như sợi thủy tinh, tăng cường độ bền và độ cứng.
(3) Giảm chi phí
- Tối ưu hóa tỷ lệ chống cháy: Giảm thiểu việc sử dụng trong khi vẫn đáp ứng được các yêu cầu về chống cháy.
- Chọn vật liệu tiết kiệm chi phí: Chẳng hạn như chất chống cháy gia dụng hoặc hỗn hợp.
7. Yêu cầu về môi trường và quy định
- Chất chống cháy halogen: Bị hạn chế bởi các quy định như RoHS và REACH; hãy thận trọng khi sử dụng.
- Chất chống cháy không chứa halogen: Tuân thủ các quy định về môi trường và đại diện cho xu hướng tương lai.
Bản tóm tắt
Thiết kế công thức chất chống cháy cho XPS cần dựa trên các tình huống ứng dụng cụ thể và các yêu cầu quy định, lựa chọn giữa chất chống cháy halogen hóa hoặc không halogen hóa. Chất chống cháy halogen hóa mang lại hiệu quả cao nhưng lại gây ra các vấn đề về môi trường, trong khi chất chống cháy không halogen thân thiện với môi trường hơn nhưng đòi hỏi lượng phụ gia cao hơn. Bằng cách tối ưu hóa công thức và quy trình, XPS chống cháy hiệu suất cao, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí có thể được sản xuất để đáp ứng nhu cầu cách nhiệt tòa nhà và các lĩnh vực khác.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Thời gian đăng: 23-05-2025
