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如何评价溴化SBS在高温发泡过程中的阻燃效率?

发布时间:2025-04-21 作者:山东日兴新材料股份有限公司 浏览量:33

近年来,伴随HBCD逐步退出建材市场,越来越多的聚苯乙烯发泡材料制造商将目光转向结构稳定性更强、热加工适应性更好的替代方案。溴化SBS(溴化苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物)便是其中备受关注的一种。它不仅具有典型的溴系阻燃特征,同时又拥有高分子链结构所带来的热稳定性和迁移性控制优势。那么,它在实际高温发泡环境下的阻燃效率到底如何?本文将从多个角度予以解析。

山东日兴新材料股份有限公司是一家专注生产溴化SBS的厂家,如需咨询更多信息,请联系:13853668961

一、理解高温发泡环境的特殊性

EPS(可发性聚苯乙烯)与XPS(挤塑聚苯乙烯)在发泡成型过程中普遍经历130℃以上的加工温度,尤其XPS板材在挤出过程中温度甚至可以达到200℃以上。在这样的环境中,阻燃剂需满足以下几个基本条件:

不易发生热降解;

与聚苯乙烯基体有良好的分散性;

不影响泡体结构的成型过程;

阻燃组分释放需与热解气体同步,以实现气相抑焰。

从这一角度出发,评估任何阻燃剂在此过程中的表现,都不能仅看其阻燃等级,更要结合热稳定性、分散特性及其在热分解曲线中的释放行为。

二、溴化SBS的分子结构与热分解特征

溴化SBS是一种结构上以苯乙烯和丁二烯嵌段共聚为主链、经自由基反应引入溴原子后形成的嵌段共聚物。它的热稳定性得益于主链结构中不存在低分子小环化合物的易挥发单元,这使其在加热过程中的分解相对缓慢且可控。

在热重分析(TGA)测试中,溴化SBS通常显示出在250℃以上才开始出现明显质量损失的特征,而这一温度区间正好覆盖了XPS的加工热窗口。相较于HBCD在220℃左右即快速降解放出Br自由基,溴化SBS的释放更加平缓,更适用于连续挤出类发泡工艺。

三、阻燃效率的衡量标准

阻燃效率的评估通常依赖以下几类测试方法:

极限氧指数(LOI)测试:评估材料在氧气环境中的燃烧持续性;

UL 94 垂直/水平燃烧测试:标准化评估阻燃剂在不同取向下的表现;

锥形量热测试(Cone Calorimetry):分析热释放速率(HRR)、总热释放(THR)、烟密度等。

在对比实测数据时可以发现,使用溴化SBS改性的EPS在LOI值上可达到28%以上,UL 94测试中也可获得V-0级别评价(以某些厂家配方为参考),这说明其在发泡材料中的表现具备实用价值。

此外,在锥形量热仪测试中,溴化SBS改性的聚苯乙烯表现出热释放速率明显下降的趋势,同时炭层形成更加均匀,说明其阻燃作用不仅发生在气相中(自由基捕获),也可能部分涉及凝聚相作用(如成炭)。

四、加工过程中的适应性与界面行为

传统小分子阻燃剂在高温加工中常常面临“出霜”“迁移”问题,导致泡体表面结晶析出,影响外观甚至降低阻燃效率。而溴化SBS作为大分子结构阻燃剂,其极低的迁移率是一大优势。

更重要的是,溴化SBS与聚苯乙烯之间的化学相似性(苯乙烯单元的存在)使得其在熔融混合过程中分散性较好,分子间界面张力低,有助于均匀分布于泡体内部结构中。这种均匀分散可避免局部热失控现象,提升整体阻燃效果。

五、现实应用中的表现与挑战

从制造商反馈看,溴化SBS在EPS及XPS实际应用中表现出稳定的阻燃特征,但也存在一些操作层面需注意的地方:

添加比例通常控制在3-5%之间,过高可能影响泡体的物理强度;

与发泡剂(如戊烷)及其他助剂的协同使用需要精细调配,以保障发泡效率;

在部分高通量挤出工艺中需优化温控程序,以确保其在加工区间不发生提前分解。

六、潜在趋势与进一步应用设想

考虑到全球建筑节能与环保材料趋势正在加速演变,溴化SBS有望在更多聚合物泡体结构中展现新的用途,例如聚烯烃类泡沫材料、聚酯系发泡系统等。但仍需针对不同基材,进一步研究其相容性与成分释放行为。

同时,未来若能在分子设计上进一步引入含磷、含氮等元素,构建协同阻燃体系,或可在保持其基本性能的同时,实现更广泛的阻燃需求响应。