建筑保溫是一種簡(jiǎn)單有效的節(jié)能方式，有助于氣候保護(hù)。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(shè)計(jì)防火規(guī)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(huán)十二烷（HBCD）。由于其環(huán)境影響，HBCD 被《斯德哥爾摩公約》列為持久性有機(jī)污染物（POPs）。中國將于2021 年12 月25 日禁止HBCD 的生產(chǎn)和使用。因此，現(xiàn)在必須尋找替代品，并將其投入生產(chǎn)。

下一代阻燃劑替代品是可持續(xù)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，因?yàn)樾》肿犹娲肪哂休^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(jié)構(gòu)克服了生物可獲得性和生物累積性方面的問題。

描述和評(píng)估阻燃性能的一種方法是LOI，即極限氧指數(shù)（ISO 4589）。LOI 是允許試樣燃燒的最低氧濃度。指數(shù)越高，試樣燃燒所需的氧氣濃度越高，阻燃效果越好。

表1 Emerald InnovationTM 3000：

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(jié)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(dāng)。

圖1 聚苯乙烯擠塑泡沫板的防火性能測(cè)試

右側(cè)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(jù)德國DIN 4102 標(biāo)準(zhǔn)，泡沫板燃燒時(shí)的火焰高度。此外，這些試驗(yàn)表明，Emerald Innovation? 3000 是有效的，并在測(cè)試中表現(xiàn)出輕微的優(yōu)勢(shì)，即與HBCD 相比其產(chǎn)生的平均火焰高度更低。

阻燃聚苯乙烯擠塑泡沫板的生產(chǎn)通常分為兩步進(jìn)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(jī)中充分混合聚苯乙烯、Emerald Innovation? 3000 及其它添加劑，如穩(wěn)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(chǎn)出聚苯乙烯擠塑泡沫板。

為了成功生產(chǎn)高品質(zhì)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(fù)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(zhì)量的一種方法。在聚苯乙烯中生產(chǎn)Emerald Innovation? 3000 母粒時(shí)，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2 中，紅色的像素是由溴引起的，因此可以得知溴的分布。

圖2 EDX 映象-Emerald Innovation? 3000 在聚苯乙烯基體中的分散性分析

圖2A 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(qū)域。

圖2B 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(chǎn)過程中，阻燃劑的良好分散將生產(chǎn)出高品質(zhì)的Emerald Innovation? 3000 PS 母粒。再加入XPS 擠出工藝，就能生產(chǎn)出高質(zhì)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(chǎn)。江蘇產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)研究院根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)8624-2012 進(jìn)行了防火測(cè)試，以評(píng)估分散良好的Emerald Innovation? 3000 母粒生產(chǎn)的聚苯乙烯擠塑泡沫板材的質(zhì)量。

表2 GB8624-2012 標(biāo)準(zhǔn)燃燒性能B1（C）級(jí)

表2 描述了兩種測(cè)試方法。前兩行關(guān)于單體燃燒項(xiàng)（SBI）測(cè)試，后兩行關(guān)于小燃燒器測(cè)試。第2 欄列出屬性，第3 欄顯示獲得燃燒性能等級(jí)B1（C）的分類標(biāo)準(zhǔn)，第4 欄給出測(cè)試結(jié)果。這些試驗(yàn)中使用的聚苯乙烯擠塑泡沫板以優(yōu)異的性能通過了GB8624-2012 B1（C）的要求。

試驗(yàn)表明，Emerald Innovation? 3000 可生產(chǎn)符合中國消防安全標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)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(duì)該工藝和化合物進(jìn)行改進(jìn)，特別是母粒的制備工藝及其熱穩(wěn)定性方面。