3000吨-年的XPS泡沫板厂的设计.doc

华北科技学院毕业设计3000吨/年的XPS泡沫板厂的设计设计总说明本设计的依据是华北学院毕业设计任务书3000吨/年的XPS泡沫板厂的设计，本设计主要参考了挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的性能和应用前景，绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的生产工艺和应用。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成。本文针对聚苯乙烯泡沫的挤出成型进行了说明，由聚苯乙烯、多种助剂、发泡剂混合在挤出机中，经过熔融、加压、混炼后经过模头挤出，压力释放，发泡剂气化形成微小气泡，被包覆在聚苯乙烯膜泡内，冷却定型形成截面均匀、闭孔蜂窝状的板材，这种结构使XPS板成为具有极低的吸水性、防潮、不透气、轻质、耐腐蚀、低热导系数、高抗压性、抗老化性等优异性能的节能环保型保温材料。由于连续性挤出所致的紧密的闭孔结构，它的密度、吸水率、导热系数及蒸气渗透率均低于其他类型的板材，是目前市场公认的最佳保温材料。本文通过对年产3000吨的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板厂进行设计，详细叙述了包括：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的发展，性能及应用前景，项目的意义，常用阻燃剂的介绍，生产工艺的选择，成型设备的选择，选料配料以及工艺计算；根据生产能力，进行了物料衡算和能量衡算。XPS泡沫塑料具有优异的隔热保温性能，其热导率通常低于0.028W/mK;XPS泡沫塑料一旦生产完毕，泡孔内即是发泡剂和空气的混合物，其比例随时间发生变化,具有长期热阻；由于泡孔结构紧密相连且壁间无缝隙，XPS泡沫塑料的压缩强度极高；阻燃级XPS泡沫塑料的生产具有一定的技术难度，目前国内XPS用阻燃剂最常用的是六溴环十二烷；XPS泡沫塑料具有优越的抗水、防潮性能，长时间的使用中，不老化、不分解、不产生有害物质，其化学性能极其稳定，不会因吸水和腐蚀等导致降解。XPS板材的主要应用在建筑外墙外保温、屋面保温、地面保温、冷库保温、公路、铁路、渠道工程等领域的应用。详细分析了提高XPS板材阻燃性能的必要性和紧迫性，并提出了在含氢氯氟烃替换过程中XPS泡沫行业的发展趋势。XPS自2000年我国境内第一条生产线投产以来，由于其独特的绝热性能、低吸水率和较高的生产效率，市场占有率快速上升，并具有一定的开发潜能。本文对XPS的结构特点、性能指标、工艺流程、使用方向及应用前景进行综合论述，旨在使读者对XPS有一个全面认识。关于发泡成型原理，其发泡是一个复杂的热动力学过程，在此过程中，发泡剂的物理状态经历了多次变化，首先与聚合物熔体形成均相溶液，随后在发泡过程中发生相分离，得到聚合物/发泡剂复合体系。制备完毕的聚苯乙烯板材置于空气中，其中的大多数发泡剂将随着时间的推移而被空气取代。XPS的发泡主要包括发泡剂的溶解，气泡增长，气泡塌陷与破裂，固化成型。阻燃级的XPS泡沫板是通过添加阻燃剂制得，常用的阻燃剂包括卤系阻燃剂，磷系阻燃剂，无机阻燃剂。目前工业上加工成型阻燃聚苯乙烯泡沫塑料主要使用六溴环十二烷（HBCD）作为阻燃剂。本设计使用的阻燃剂也是HBCD，XPS如果发生燃烧，HBCD分解释放出溴原子，溴原子捕获传递燃烧链或自由基，从而使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止，实现其阻燃效果。XPS板材的挤出发泡生产主要成型工艺阶段包括：原材料和产品配方的选择；原材料的喂料；挤出过程；发泡过程；冷却和定型；牵引；定长切断。生产XPS主要包括：拌料上料系统；挤出系统；辅机系统；二次加工设备。本设计使用的设备包括SFBZ-150/135挤出系统，计量系统，液压换网器，静态混合器，模具，整平机，第一牵引系统，冷却辊架，第二牵引系统，切割系统，HSZL-100回收造粒机。XPS生产线正常生产时需要做到定量、定温、定压，才能保证整个生产过程的持续稳定。本设计每天生产300立方米密度为35kg/m3的阻燃级XPS泡沫板，能够满足年产3000吨的要求。本设计最后对工程经济概算，工厂的厂址选择，车间管理和生产进行了规划。关键词：聚苯乙烯；挤出成型； 泡沫板； 阻燃3000 tons / year of XPS foam board factory designGeneral description of designOn the basis of the design is NCIST design task book - “the 3000 tons/year of XPS foam board factory design”, the design of the main reference to “the extruded polystyrene foam ”, “the adiabatic with extruded polystyrene foam plastics performance and application prospect”, “the adiabatic with extruded polystyrene foam production technology and application.Polystyrene foam is made from polystyrene resinas the main body,made with foamingagent and other additives.theextrusion molding of polystyrene foam are described,polystyrene,a variety of additives,mixing the foam agent in an extruder,extruded through a die head after mixing,melting,compression.pressure released,foaming agent gasification formed tiny bubbles,encapsulated in polystyrene film bubble,forming a uniform cross section,the obturated honeycomb-like plate after cooling,this structure allows the XPS plate into a very low water absorption,moisture-proof,airtight,lightweight,corrosion resistance, low thermal conductivity, high pressure resistance, aging resistance, excellent performance in energy saving insulation materials.continuous extrusion leads to the compact obturator,its density,water absorption,thermal conductivity coefficient and vapor permeability were lower than other types of plate, XPS is recognized as the best thermal insulation material by the market.The design of XPS foam board factory is described in detail, including: The development ,performance and application prospects of XPS,the significance of the project,introduction of common flame retardant,selection of the production process and molding equipment,the choice of materials, ingredients and process calculation.according to theproduction capacity,the material balance and energy balance were figured out.XPS foam has excellent thermal insulation properties, the thermal conductivity is usually less than 0.028W/mK; XPS foam production once completed, bubble hole is a mixture of foaming agent and air, the proportion of changes over time, with long-term heat resistance; because the pore structure closely connected and wall seamless, XPS foam compression high strength; flame retardant XPS foam production is difficult, the current domestic XPS flame retardant is the most commonly used hexabromocyclododecane ; XPS foam has excellent water resistance, moisture resistance, long time of use, aging, decomposition, does not produce harmful substances, its chemical properties are very stable no, as a result of corrosion due to water absorption and degradation.XPS foam boards could be applied in thermal insulation for building and cold store,as well as geofoam for road,railway and channel.the necessity of improving flame retardancy of XPS boards was discussed.developing trend of XPS foam sector was put forward in the background of phase-out of HCFCs.After the first production line of XPS was set up in china,the market occupancy went up quickly and some potential was found due to its special heat insulation property,low water absorption and high productivity.the structural characteristics,performance data,processing procedure,application scope and prospects was overall reviewed.About foaming principle, the foam is a complex thermo mechanical process, in this process, the physical state of the foaming agent experienced many changes, first with the polymer melt formed homogeneous solution, then in the foaming process occurred phase separation, polymer/foaming agent composite system. The prepared polystyrene sheets are placed in air, and most of the blowing agents will be replaced by air over time. The foaming of XPS mainly includes the dissolution of foaming agent, the growth of the bubble, the collapse of bubble and the rupture of the bubble, and the curing process.Flame retardant XPS foam board is made by adding flame retardant, common flame retardant including halogen flame retardant, phosphorus flame retardant, inorganic flame retardant. At present, the main flame retardant polystyrene foamed plastics is mainly used as the flame retardant of hexabromocyclododecane (HBCD) as the flame retardant.This design use the HBCD as the retardant, when XPS is burning，HBCD decompose and release a bromine atom, bromine atom trapping transfer combustion chain or free radicals, so that density of flame in a combustion zone decreased eventually enable combustion reaction rate decreased until the end, in order to realize its flame retardant effect.XPS plate extrusion foaming molding process including: choice of raw materials and the product formula, raw material feeding; extrusion process; foaming process; cooling and sizing; traction; cutting length. The production of XPS mainly includes: mixing and feeding system; extrusion system; auxiliary system; two processing equipment.The equipment of this including SFBZ-150/135 extrusion system, measurement system, hydraulic changer, static mixer, mold, leveling machine, the first traction system, cooling roller frame and the second traction system, cutting system, HSZL-100 recycling and granulating machine.The production line of normal production need to be quantitative, constant temperature, constant pressure, in order to ensure the stability of the entire production process. This design could produce 300 cubic meters of density of 35kg/m3 XPS foam board a day, can meet the annual output of 3000 tons of the requirements.Planning the workshop management and production organization,project economic estimate at the end.Keywords: Polystyrene，Extrusion，Foam boards，Flame retardancy目录第一章 绪论11.1 XPS泡沫塑料的性能11.1.1热导率21.1.2长期热阻21.1.3压缩强度21.1.4阻燃性能21.1.5防潮、稳定性及防腐蚀性能31.1.6便捷性31.2XPS板材的主要应用领域31.2.1建筑保温领域31.2.2冷链物流领域61.2.3土工领域61.3 项目目的和意义8第二章 XPS泡沫塑料的成型工艺102.1发泡成型原理102.2 XPS常用的阻燃剂及其机理112.2.1卤系阻燃剂112.2.2磷系阻燃剂122.2.3无机阻燃剂132.3 六溴环十二烷152.4工艺流程162.5.主要设备162.5.1拌料上料系统162.5.2发泡剂注入系统162.5.3挤出系统172.5.4辅机系统192.5.5二次加工设备202.5.6自动化辅机系统212.5.7边角料回收装置212.6 成型工艺222.6.1原材料和产品配方222.6.2原材料的喂料232.6.3挤出过程242.6.4发泡过程252.6.5冷却定型和牵引262.6.6定长切断262.6.7影响发泡质量的主要工艺参数26第三章 设备选型283.1生产线283.2工厂要求283.3主要部件技术参数29第四章 XPS生产过程工艺控制374.1挤出机温度控制374.2产品配方控制374.3产品尺寸控制38第五章 工艺设计计算395.1物料衡算395.2能量衡算41第六章经济及其它技术措施426.1经济分析426.2 厂址选定436.3三废处理436.4 能源消耗与节能措施446.5消防措施47结束语48参考文献49致谢50第一章 绪论第二次世界大战期间和之后，聚合物发泡技术在欧洲和北美迅速发展，20世纪30年代美国欧文斯科宁公司率先生产出XPS泡沫塑料，并于90年代进入中国大陆。由于连续生产的挤出发泡成型生产效率高，易于实现工业化，占据着低密度发泡材料生产的支配地位，是生产低密度发泡片材、板材和型材的主要方法。我国的XPS泡沫行业起步较晚，1999年美国欧文斯科宁公司在南京投资建立了我国境内的第一条XPS生产线，投产后产品迅速打开了市场，XPS逐渐获得市场的广泛认可。此后，伴随我国经济的快速发展以及国家实施的建筑物节能改造工作的深入开展，XPS得到迅速发展，市场需求迅速增大。大量民营企业看准了迅速扩大的国内市场需求纷纷投入XPS的生产，XPS产量迅速增长，为实现国家建筑节能目标作出了巨大贡献。经过十几年的发展，我国XPS泡沫行业已经实现了生产设备的完全国产化。XPS在我国建筑保温材料市场份额已经超过20%，并且呈逐年上升势头。据不完全统计，我国2011年XPS总产量达1500万m3，约45万吨。行业生产线保有量约800多条，企业数量约600多家。XPS生产的重点地区为华东、华北和东北地区。1.1 XPS泡沫塑料的性能XPS的生产过程是将熔化了的聚苯乙烯树脂或其共聚物和少量添加剂、发泡剂在特定的挤出机中加热挤出，经压辊延展并在真空成型区(也有的工艺不需要真空成型)中冷却。它与模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)不同，由于是连续挤出成型，所以成型后的产品结构呈一体性，而不是由聚苯乙烯粒子膨胀后加压成型，XPS具有十分完整的闭空式结构，没有粒子间的空隙存在，因此其性能十分优异。1.1.1热导率XPS泡沫塑料具有优异的隔热保温性能，其热导率通常低于0.028W/mK，其热导率主要由泡孔壁的热导率、气泡内气体（主要指发泡剂）的热导率、泡孔壁和旗袍的辐射热导率以及气泡内气体的对流热导率4个因素决定。其中发泡剂对其热导率的影响最大，如果发泡剂的热导率足够低，就可以得到热导率较低的XPS泡沫塑料。1.1.2长期热阻XPS泡沫塑料一旦生产完毕，泡孔内即是发泡剂和空气的混合物，其比例随时间发生变化。因此，XPS泡沫塑料的长期热阻（R值）也会随时间发生变化，这种现象通常被称为“熟化”。XPS泡沫塑料能在长期高湿度和浸水条件下保持优良的保温隔热性能。1.1.3压缩强度由于泡孔结构紧密相连且壁间无缝隙，XPS泡沫塑料的压缩强度极高，即使长时间浸在水中其压缩强度仍维持不变。XPS泡沫塑料的压缩强度范围在1501000kPa之间。1.1.4阻燃性能阻燃级XPS泡沫塑料的生产具有一定的技术难度，其生产要求使螺杆温度尽量降低，温度较高会导致阻燃剂分解；温度过低，会导致螺杆抱死。故而，必须选择分解温度较高的阻燃剂，且阻燃剂的分散性要好，而且必须调整好工艺参数。目前国内XPS用阻燃剂最常用的是六溴环十二烷。1.1.5防潮、稳定性及防腐蚀性能XPS泡沫塑料具有优越的抗水、防潮性能，其内部具有紧密的闭孔结构，PS分子本身不吸水，板材的正反面又都没有缝隙，因此，吸水率极低，防水和防渗透性能极佳，其最低吸水率可降到1.长时间的使用中，不老化、不分解、不产生有害物质，其化学性能极其稳定，不会因吸水和腐蚀等导致降解，使其性能下降，在高温环境下仍能保持其优越的性能，根据有关资料介绍，XPS挤塑保温板即使使用3040年，仍能保持优异的性能，且不会发生分解或霉变，没有有毒物质的挥发。1.1.6便捷性 XPS板的完全闭孔式发泡化学结构与其蜂窝状物理结构，使其具有轻质、高强度的特性，便于切割、运输，且不易破损、安装方便。1.2XPS板材的主要应用领域1.2.1建筑保温领域目前，我国城镇民用建筑运行耗电为我国总发电量的2224，北方地区城镇采暖消耗的燃煤为中 国非发电用煤的1518。据介绍，在2020年前，我国每年城镇新建建筑的总量将持续保持在2109m2左右，到2020年，新增城镇民用建筑面积将 为1.51010m2左右。由于人们生活水平提高，采暖需求线不断南移，新建建筑中将有7109m2以上需要采暖，以目前的建筑 能耗水平，则每年需要增加1.4108t标煤用于采暖，增加用电量40004500亿度，这对中国能源供应将产生巨大压力。根据近30年来能源界的研究，目前普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式，是缓解能源紧张、解决经济发展与能源供应不足的矛盾的最有效措施之一。（1）墙体保温 建筑物的能源损耗一般发生在屋顶、门窗、墙壁、通风口、地板等部位，其中能源损失较大部分来源于墙 体。为了有效减少墙体能源损失，达到保温效果，采用 墙体保温措施是非常必要且有效的。 外墙外保温系统是建筑节能的重要组成部分，该技术于20世纪70年代初期在欧洲开始发展。70年代初期第一次石油危机发生时，欧洲国家开始重视建筑 节能技术的研究，如德国政府对私有房主给予经济上的补偿，鼓励其在建房时采用外墙外保温系统，这项措施对外墙外保温技术的发展起到了极大的促进作用。从1973年到1993年，德国约有3108m2的新建建筑 采用了外墙外保温系统，从而大量节约了冬季的供暖用油。20世纪80年代中期，我国开始进行外墙外保温技 术的推广，20世纪90年代初期，建设部和各省市加大 了外墙外保温的推进力度，国内一些科研单位和企业 也开发了各种外墙外保温技术。1996年，全国第一次建筑节能工作会议召开，对外保温技术起到了进一步 的推进作用。目前，中国的外墙外保温市场正在日益繁荣。外墙外保温系统既可用于新建工程，又适用于旧房改造，从而备受推崇；与此同时，外墙外保温系统还 能保护建筑物结构，基本消除热桥影响，改善墙体的防水和透气性，延长建筑物寿命，在达到相同保温效果的 前提下，可相对减少保温材料用量或增加房屋的使用面积。外墙保温技术已经成为我国建筑节能的生力军。外墙外保温系统的优势在于使室内的温度和湿度在气候条件转换时更加稳定，显著提高了居住的舒适度。该系统通过保温材料的应用，可以明显地节约能源，同时通过减少建筑外墙的温度变化和湿气冷凝，减小了建筑物老化损坏的可能性。 外墙外保温系统主要由聚合物胶黏剂、XPS毛面保温板、界面处理剂、聚合物抹面砂浆、耐碱玻璃纤维网格布和机械固定件组成。市场上主要有2种XPS板材，一种是带表皮的，另外一种是不带表皮的（即毛面板）。在外墙外保温应用上，毛面的XPS板材可以提供更好的表面平整度，提高其与墙体基层、面层砂浆的黏结能力，而且毛面的XPS板材对界面处理剂的依赖性较低，可以大大降低施工现场界面剂漏涂带来的风险。有些XPS板材的品质较 差，导致尺寸稳定性差，在环境中存放一段时间或经过环境温度变化后，容易产生大的翘曲变形，有可能引起抹面砂浆开裂。因此，应用于外墙外保温系统的XPS板材的尺寸稳定性必须严格控制在1.5以下。目前，应用于外墙外保温系统的XPS板材的型号主要为W200和W300，其相关性能指标严格按照 GB/T10801.22002来执行。（2）屋面保温 屋面保温系统主要有2种形式，即钢结构屋面和倒置式屋面。倒置式屋面是将防水层置于保温层之下，让防水层获得充分的保护，使防水层免受温差、紫外线和外力的破坏，使防水层表面温度变化幅度明显减小，避免防水层由于温度变化造成的破坏，同时使防水层免受紫外线照射、外界或人为撞击的破坏，给建筑物提供良好的防水保温功能。倒置式屋 面不需要增设排气孔使施工变得简单，且不受气候的影响，是一种当前最理想的屋面保温系统，特别适合钢筋混凝土结构多功能屋面。在钢结构屋面中使用XPS板材不仅会使钢结构屋 面持久耐用，而且可以避免冷桥发生，切实保证建筑物内部不结露、不滴水，并可以增强结构的牢固性和隔音减噪功能。（3）地面保温 通常在建筑物中约有1520的热量是从建 筑物地面散发的，对地面进行有效的保温隔热处理，从而避免冷凝结霜，给建筑物使用者一个舒适的环境就显得尤为重要。同时，从楼体结构安全的角度考虑，防止水蒸气从楼地面的渗透、侵蚀也十分重要。XPS板材用作建筑物地面保温隔热材料有着其他 材料无法比拟的优越性。XPS板材的高抗压性能使其 适用于各种建筑物地面的长期荷载要求，高抗水性使 其能适应混凝土浇铸等潮湿施工环境的要求，并在建筑物体长期使用过程中保持保温隔热性能恒定不变， 广泛用于强化复合地板、实木多层地板、实木免漆刨地板的铺装。1.2.2冷链物流领域冷库建筑内外环境温差大，水蒸气渗透压力严重，使应用于冷库建筑的保温材料面临极为严峻的考验。XPS板材具有卓越的抗水蒸气渗透和抗压性能，使其在冷库建筑及冷藏车应用中更具有优势，可应用于地面、内外墙、屋顶或吊顶等，使冷库及冷藏车性能恒久不变，防止冷凝结露。冷库用XPS板材的厚度一般要求为 100、150、200mm，由于生产工艺的限制，目前多采用几块XPS板材叠加的方法以满足厚度的要求。同时，XPS板材应用于冷库时，要求其20下的热导率应该达到0.022W/（mK），尺寸稳定性达到1.5左右。冷库地面用XPS板材的压缩强度应大于350kPa，屋面用XPS板材的压缩强度应大于250kPa。1.2.3土工领域（1）公路工程 在高寒地区，由于天气的寒冷、水汽、冰霜等对地面的侵蚀使许多公路出现高低不平的问题，使得安全出现了一系列的隐患。因此必须控制地面的冻胀。XPS板材可以阻止水蒸气、冰霜等的渗透，使路基结冰情 况降至最低，有效地控制地面冻胀，延长其使用寿命。 交通部于2004年出台了公路工程用XPS板材的行业标准JT/T538-2004，对其各项性能指标进行了严格的规定，其中增加了-30下的热导率和尺寸稳定性的要求，同时还提出了低温耐久性的要求，即冻融循环25次后XPS板材的压缩强度损失率不超过8， 尺寸变形不超过2。（2）铁路工程 我国已制定高速铁路发展宏伟目标，至2020年将建成约20000Km的高速铁路，届时中国高铁总长度将占全世界一半以上。高强度XPS板材作为轨道板下有 效的承重和弹性缓冲层可以减弱震动和噪音。目前，高强度XPS板材已成功应用于京沪线、石武线、京石线和沪杭线等高速铁路。 铁道部于2009年出台了客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道高强度挤塑板暂行技术条件，对其各项性能指标进行了严格的规定，其中压缩强度必须大于700kPa，还增加了密度、闭孔率、剪切强度、弹性模量、 断裂弯曲负荷、压缩蠕变、冻融循环300次后的吸水率等要求。（3）渠道工程 南水北调工程中的输水渠道主要采用现浇混凝土衬砌防渗。然而，对于冬季气温较低、负温持续时间较长的地区，混凝土输水渠道存在着严重的冻害问题，冻害将导致混凝土衬砌板出现冻胀开裂，直接影响了渠道的正常使用，严重制约了工程效益的发挥。因此，在 寒冷地区应对渠道采取防冻胀措施。在南水北调东线南干渠工程中首次采用XPS板材作为渠道防冻胀材料。1.3 项目目的和意义在生产方面，我国走出了一条适合自身国情的发展道路，我国绝大多数XPS生产企业广泛使用回收的PS原料。在XPS产品出现之前，我国的“白色污染”问题十分严重，最主要污染物就是发泡餐盒等PS制品。此后，随着国产XPS成型设备对于回收XPS原料适用性的不断加强，我国实现了规模化采用100%再生PS原料生产出合格的XPS挤塑板，以“经济杠杆”方法解决了困扰多年的“白色污染”问题。目前，PS废旧塑料不仅不再被视为污染源，而是XPS的原料，形成了废旧塑料回收、分拣产业。不仅我国的废旧PS得到了回收利用，我国还大量进口废旧PS用于XPS生产。回收废旧PS的大量使用节省了宝贵的石油资源。XPS产品为建筑节能作出了重要贡献，对减少温室气体排放也有重要意义。在产品的市场方面，我国XPS泡沫行业竞争相当激烈，行业主要靠低价竞争方式生存，只有少量企业以质量和品牌来求生存、谋发展。在原料采购过程中，由于获得回收PS料的发票困难，下游建筑行业实行与工业生产不同的税制，除行业内少数知名企业外，XPS泡沫行业经营很不规范，不开发票、现金交易相当普遍。在发泡剂的使用方面，我国XPS泡沫行业广泛使用HCFC-22和HCFC-142b作为发泡剂，这两种发泡一是属于消耗臭氧层物质，同时也是很强的温室气体。因此，尽管XPS在我国可以被认为是一个循环经济产业，但在环保方面依然面临很大压力，如何停止使用对于环境不利的发泡剂，选择和使用切实有效的替换技术是全行业面临的一个主要问题。目前，我国XPS行业执行的标准还是2002年发布的GB/T10801.2-2002，该标准出自于我国XPS行业发展的初期，而随着技术和市场的变化，这一标准的某些性能指标也需要重新进行评估以适应发展需要。首先，部分XPS生产企业认为采用HCFCs作为发泡剂，现行标准在某些性能指标上过于宽松，如热导率可以轻易满足标准要求，从而技术门槛较低，直接导致了目前XPS行业在价格方面的恶性竞争。因此，这部分企业积极呼吁提高部分标准，提高相应的行业门槛，以此来促使XPS生产企业重视技术和产品质量，推动国内整个XPS行业的健康发展。其次，由于2009年中央电视台新台址和2010年上海“1115”特大火灾，中国公安部消防局于2011年3月14日颁布了公消201165号文件，暂定规定民用建筑材料的燃烧性能为A级的材料。由此，XPS板材的阻燃性能已经成为XPS全行业健康良性发展所必须重点关注的性能，如何调整现行国家标准以满足阻燃要求是XPS行业的一个关键问题。正是由于XPS发展迅速，使用量巨大，所以环保、阻燃、高品质是其发展的必然趋势。本文旨在对生产高质量环保阻燃的XPS泡沫板提出自己的设计方案。第二章 XPS泡沫塑料的成型工艺2.1发泡成型原理XPS发泡是一个复杂的热动力学过程，在此过程中，发泡剂的物理状态经历了多次变化，首先与聚合物熔体形成均相溶液，随后在发泡过程中发生相分离，得到聚合物/发泡剂复合体系。制备完毕的聚苯乙烯板材置于空气中，其中的大多数发泡剂将随着时间的推移而被空气取代，发泡剂起到了催化剂的作用。XPS的发泡主要包括以下几个步骤：发泡剂的溶解 发泡剂在聚苯乙烯熔体中充分溶解，形成均相溶液气泡成核 一定的温度和压力下，当达到气体的极限溶解度时，气体趋向于从聚合物相中分离出来，这就是所谓的气泡成核，气泡的成核速率非常高，则常常能得到泡孔密度高，泡孔尺寸细小并且分布均匀的优质泡沫体，气泡的成核行为较好。因此，PS挤出发泡的气泡成核的关键在于尽可能提高气泡的成核速率和称和密度。气泡增长 气泡成核后，气体分子开始扩散进入泡核，气泡开始增长，其增长主要包括延迟阶段、初始增长阶段和扩散增长三个阶段。气泡塌陷与破裂 气泡成核并开始增长后，气液相共存的体系在热力学上并不是一个稳定的体系。已经形成的气泡可以继续膨胀，也可以发生并泡、塌陷或是破裂。固化成型 固化定型完成发泡材料的冷却和最后的定型，这一阶段对于发泡材料的最终性能和尺寸稳定性有重要影响。固化即为冷却，XPS的固化过程是一个纯物理过程。2.2 XPS常用的阻燃剂及其机理2.2.1卤系阻燃剂卤系阻燃剂包括溴系和氯系阻燃剂。卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。在卤系阻燃剂中大部分是溴系阻燃剂。工业生产的溴系阻燃剂可分为添加型、反应型及高聚物型三大类，而且品种繁多。国内外市场上现有20种以上的添加型溴系阻燃剂，10种以上的高分子型溴系阻燃剂，20种以上的反应型溴系阻燃剂。添加型的阻燃剂主要有十溴二苯醚.四溴双酚A双醚、八溴二苯醚等;反应型阻燃剂主要有四溴双酚A, 2,4,6-三溴苯酚等;高分子型阻燃剂主要有溴化聚苯乙烯、溴化环氧、四溴双酚A碳酸酯齐聚物等。溴系阻燃剂之所以受到青睐，其主要原因是它的阻燃效率高，而且价格适中。由于C-Br键的键能较低，大部分溴系阻燃剂的分解温度在200300，此温度范围正好也是常用聚合物的分解温度范围。所以在高聚物分解时，溴系阻燃剂也开始分解，并能捕捉高分子材料分解时的自由基，从而延缓或抑制然烧链的反应，同时释放出的HBr本身是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔与稀释氧气浓度的作用。这类阻燃