2021年中國將禁止生產和使用HBCD 朗盛推出下一代阻燃劑替代品
已有人閱讀此文 - -建筑保溫是一種簡單有效的節能方式，有助于氣候保護。聚苯乙烯（PS）泡沫是最有效的建筑保溫材料之一。為滿足中國建筑設計防火規范的要求，目前在聚苯乙烯泡沫中仍然還在使用小分子阻燃劑六溴環十二烷（HBCD）。由于其環境影響，HBCD被《斯德哥爾摩公約》列為持久性有機污染物（POPs）。中國將于2021年12月25日禁止HBCD的生產和使用。因此，現在必須尋找替代品，并將其投入生產。
下一代阻燃劑替代品是可持續的、可兼容的聚合型阻燃劑Emerald Innovation™ 3000。由于其分子量大，該聚合型添加劑將具有較低的生物累積性。相比之下，小分子替代品不能實現這一目標，因為小分子替代品具有較高的生物累積性，從而限制了它們的使用。
Emerald Innovation™ 3000是一種高分子聚合物，由三嵌段丁苯溴化共聚物組成。與小分子阻燃劑相比，Emerald Innovation™ 3000的聚合物結構克服了生物可獲得性和生物累積性方面的問題。
表1：Emerald Innovation™ 3000：
● 丁二烯-苯乙烯溴化共聚物
● 高分子量>100，000g/mol
● 溴含量：65%
● 軟化點：120°C(TG)
● 熱穩定性：>250°C
描述和評估阻燃性能的一種方法是LOI，即極限氧指數（ISO 4589）。LOI是允許試樣燃燒的最低氧濃度。指數越高，試樣燃燒所需的氧氣濃度越高，阻燃效果越好。
在圖1中，我們比較了含有相同溴含量的聚苯乙烯擠塑泡沫板（XPS）分別使用HBCD和Emerald Innovation™ 3000阻燃劑的LOI值。結果顯示，使用Emerald Innovation™ 3000的XPS泡沫塑料的LOI值與使用HBCD的LOI值相當。
圖1：聚苯乙烯擠塑泡沫板的防火性能測試
右側的圖表顯示了分別使用HBCD和Emerald Innovation™ 3000阻燃劑的聚苯乙烯泡沫板的阻燃性能。這里列出了根據德國DIN 4102標準，泡沫板燃燒時的火焰高度。此外，這些試驗表明，Emerald Innovation™ 3000是有效的，并在測試中表現出輕微的優勢，即與HBCD相比其產生的平均火焰高度更低。
阻燃聚苯乙烯擠塑泡沫板的生產通常分為兩步進行。
第一步，是在聚合物載體中加入阻燃劑制備阻燃母粒。在造粒擠出機中充分混合聚苯乙烯、Emerald Innovation™ 3000及其它添加劑，如穩定劑和加工助劑等等。
第二步，在最后的擠出工藝中加入阻燃母粒，生產出聚苯乙烯擠塑泡沫板。
為了成功生產高品質的阻燃聚苯乙烯泡沫板，在母料加工(第一步)中，阻燃添加劑和其它添加劑必須通過擠出混合工藝均勻地分散在聚合物載體中。
復合材料的能量色散X射線（EDX）映象是確定聚合物粘合劑中添加劑彌散質量的一種方法。在聚苯乙烯中生產Emerald Innovation™ 3000母粒時，只要Emerald Innovation™ 3000是化合物中唯一含溴的成分，就可以選擇該方法分析溴的分布及其映象。
圖1：EDX映象-Emerald Innovation™ 3000在聚苯乙烯基體中的分散性分析
圖1中，紅色的像素是由溴引起的，因此可以得知溴的分布。
圖1A顯示溴化阻燃劑在聚苯乙烯中的分布不均勻，其紅色像素分布有明顯的差異，表明溴化阻燃劑更多地集中在左上方區域。
圖1B顯示紅色像素均勻分布，表明阻燃劑Emerald Innovation™ 3000在聚苯乙烯中分散良好。
在母粒生產過程中，阻燃劑的良好分散將生產出高品質的Emerald Innovation™ 3000 PS母粒。再加入XPS擠出工藝，就能生產出高質量的阻燃聚苯乙烯擠塑泡沫板材。
擠塑式聚苯乙烯隔熱保溫泡沫板需要按照這些必要條件生產。江蘇產品質量檢測研究院根據中國標準8624-2012進行了防火測試，以評估分散良好的Emerald Innovation™ 3000母粒生產的聚苯乙烯擠塑泡沫板材的質量。
表2：GB8624-2012標準燃燒性能B1(C)級
表2描述了兩種測試方法。前兩行關于單體燃燒項（SBI）測試，后兩行關于小燃燒器測試。第2欄列出屬性，第3欄顯示獲得燃燒性能等級B1(C)的分類標準，第4欄給出測試結果。這些試驗中使用的聚苯乙烯擠塑泡沫板以優異的性能通過了GB8624-2012 B1(C)的要求。
試驗表明，Emerald Innovation™ 3000可生產符合中國消防安全標準的高質量XPS保溫材料。如選擇Emerald Innovation™ 3000作為2021年12月25日之后的下一代阻燃解決方案，有必要對該工藝和化合物進行改進，特別是母粒的制備工藝及其熱穩定性方面。
