Le polystyrène extrudé (XPS) est un matériau largement utilisé pour l'isolation des bâtiments, et ses propriétés ignifuges sont essentielles à la sécurité des constructions. La formulation des retardateurs de flamme pour XPS exige une prise en compte exhaustive de l'efficacité du retardateur, des performances de mise en œuvre, du coût et des exigences environnementales. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée des formulations de retardateurs de flamme pour XPS, incluant les solutions halogénées et non halogénées.
1. Principes de conception des formulations ignifuges XPS
Le principal composant du XPS est le polystyrène (PS), et sa modification ignifuge est principalement obtenue par l'ajout de retardateurs de flamme. La formulation doit respecter les principes suivants :
- Haute résistance au feu: Respecter les normes de retardement de flamme pour les matériaux de construction (par exemple, GB 8624-2012).
- Performances de traitementLe retardateur de flamme ne doit pas affecter de manière significative le processus de moussage et de moulage du XPS.
- Respect de l'environnementIl convient de privilégier les retardateurs de flamme sans halogène afin de se conformer aux réglementations environnementales.
- Contrôle des coûtsMinimiser les coûts tout en respectant les exigences de performance.
2. Formulation XPS ignifuge halogénée
Les retardateurs de flamme halogénés (par exemple, bromés) interrompent la réaction en chaîne de combustion en libérant des radicaux halogènes, offrant une efficacité de retardateur de flamme élevée mais posant des risques environnementaux et sanitaires.
(1) Composition de la formulation :
- Polystyrène (PS): 100 phr (résine de base)
- retardateur de flamme bromé: 10–20 phr (par exemple, hexabromocyclododécane (HBCD) ou polystyrène bromé)
- Trioxyde d'antimoine (synergiste): 3–5 phr (améliore l'effet ignifuge)
- Agent moussant: 5 à 10 phr (par exemple, dioxyde de carbone ou butane)
- Dispersant: 1–2 phr (par exemple, cire de polyéthylène, améliore la dispersion du retardateur de flamme)
- Lubrifiant: 1 à 2 phr (par exemple, le stéarate de calcium, améliore la fluidité du processus)
- Antioxydant: 0,5 à 1 partie (par exemple, 1010 ou 168, empêche la dégradation pendant le traitement)
(2) Méthode de traitement :
- Prémélanger uniformément la résine PS, le retardateur de flamme, le synergiste, le dispersant, le lubrifiant et l'antioxydant.
- Ajouter l'agent moussant et mélanger à l'état fondu dans une extrudeuse.
- Contrôlez la température d'extrusion entre 180 et 220 °C pour assurer un moussage et un moulage corrects.
(3) Caractéristiques :
- Avantages: Haute efficacité ignifuge, faible quantité d'additifs et coût réduit.
- InconvénientsPeut produire des gaz toxiques (par exemple, du bromure d'hydrogène) lors de la combustion, ce qui pose des problèmes environnementaux.
3. Formulation XPS ignifuge sans halogène
Les retardateurs de flamme sans halogène (par exemple, à base de phosphore, d'azote ou d'hydroxydes inorganiques) assurent la résistance au feu par absorption de chaleur ou par formation de couches protectrices, offrant ainsi de meilleures performances environnementales.
(1) Composition de la formulation :
- Polystyrène (PS): 100 phr (résine de base)
- retardateur de flamme à base de phosphore: 10–15phr (par exemple,polyphosphate d'ammonium (APP)ou phosphore rouge)
- retardateur de flamme à base d'azote: 5–10 phr (par exemple, cyanurate de mélamine (MCA))
- Hydroxyde inorganique: 20–30 phr (par exemple, hydroxyde de magnésium ou hydroxyde d'aluminium)
- Agent moussant: 5 à 10 phr (par exemple, dioxyde de carbone ou butane)
- Dispersant: 1–2 phr (par exemple, cire de polyéthylène, améliore la dispersion)
- Lubrifiant: 1 à 2 phr (par exemple, le stéarate de zinc, améliore la fluidité du processus)
- Antioxydant: 0,5 à 1 partie (par exemple, 1010 ou 168, empêche la dégradation pendant le traitement)
(2) Méthode de traitement :
- Prémélanger uniformément la résine PS, le retardateur de flamme, le dispersant, le lubrifiant et l'antioxydant.
- Ajouter l'agent moussant et mélanger à l'état fondu dans une extrudeuse.
- Contrôlez la température d'extrusion entre 180 et 210 °C pour assurer un moussage et un moulage corrects.
(3) Caractéristiques :
- AvantagesRespectueux de l'environnement, sans production de gaz toxiques lors de la combustion, conforme aux réglementations environnementales.
- InconvénientsUne efficacité ignifuge moindre et des quantités d'additifs plus élevées peuvent affecter les propriétés mécaniques et les performances de moussage.
4. Considérations clés dans la conception de la formulation
(1) Sélection ignifuge
- retardateurs de flamme halogénés: Haute efficacité, mais présente des risques environnementaux et sanitaires.
- retardateurs de flamme sans halogènePlus respectueux de l'environnement, mais nécessite des quantités d'additifs plus importantes.
(2) Recours aux synergistes
- trioxyde d'antimoineAgit en synergie avec les retardateurs de flamme halogénés pour améliorer significativement la résistance au feu.
- Synergie phosphore-azoteDans les systèmes sans halogène, les retardateurs de flamme à base de phosphore et d'azote peuvent agir ensemble pour améliorer l'efficacité.
(3) Dispersion et transformabilité
- Dispersants: Assurer une dispersion uniforme des retardateurs de flamme afin d'éviter des concentrations élevées localisées.
- LubrifiantsAméliorer la fluidité des processus et réduire l'usure des équipements.
(4) Sélection de l'agent moussant
- Agents moussants physiques: Tels que le CO₂ ou le butane, respectueux de l'environnement et offrant de bons effets moussants.
- agents moussants chimiques: Tel que l'azodicarbonamide (AC), à haute efficacité moussante mais peut produire des gaz nocifs.
(5) Antioxydants
Prévenir la dégradation des matériaux pendant la transformation et améliorer la stabilité du produit.
5. Applications typiques
- Isolation des bâtimentsUtilisé dans les couches d'isolation des murs, des toits et des sols.
- logistique de la chaîne du froidIsolation pour chambres froides et véhicules frigorifiques.
- Autres champsMatériaux décoratifs, matériaux d'insonorisation, etc.
6. Recommandations pour l'optimisation de la formulation
(1) Amélioration de l'efficacité des retardateurs de flamme
- retardateurs de flamme mélangés: Par exemple, les synergies halogène-antimoine ou phosphore-azote pour améliorer la résistance au feu.
- retardateurs de flamme nanoPar exemple, l'hydroxyde de magnésium nano ou l'argile nano, qui améliorent l'efficacité tout en réduisant les quantités d'additifs.
(2) Amélioration des propriétés mécaniques
- Agents de durcissement: Par exemple, le POE ou l'EPDM, qui améliorent la ténacité et la résistance aux chocs des matériaux.
- produits de comblement de renforcementPar exemple, les fibres de verre, qui améliorent la résistance et la rigidité.
(3) Réduction des coûts
- Optimiser les proportions de retardateurs de flammeRéduire la consommation tout en respectant les exigences en matière de retardateurs de flamme.
- Sélectionner des matériaux économiques: Par exemple, les retardateurs de flamme domestiques ou mélangés.
7. Exigences environnementales et réglementaires
- retardateurs de flamme halogénés: Soumis à des réglementations telles que RoHS et REACH ; à utiliser avec précaution.
- retardateurs de flamme sans halogène: Se conformer aux réglementations environnementales et représenter les tendances futures.
Résumé
La formulation des retardateurs de flamme pour le XPS doit être adaptée aux applications spécifiques et aux exigences réglementaires, en privilégiant les retardateurs de flamme halogénés ou non halogénés. Les retardateurs halogénés offrent une efficacité élevée mais soulèvent des préoccupations environnementales, tandis que les retardateurs non halogénés sont plus respectueux de l'environnement mais nécessitent des quantités d'additifs plus importantes. L'optimisation des formulations et des procédés permet de produire un XPS ignifuge performant, écologique et économique, répondant aux besoins de l'isolation des bâtiments et d'autres secteurs.
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Date de publication : 23 mai 2025
