用于建筑墙体保温隔热的聚苯乙烯泡沫需要阻燃剂的保护。从2021年12月25日起，中国将禁止使用六溴环十二烷（HBCD）。聚合型阻燃剂Emerald InnovationTM 3000是用于聚苯乙烯泡沫板的可持续解决方案。
建筑保温是一种简单有效的节能方式，有助于气候保护。聚苯乙烯（PS）泡沫在建筑保温材料领域有着广泛的应用，和其他有机保温材料一样，为满足中国建筑设计防火规范的要求，在使用过程中PS泡沫板需要添加阻燃剂。目前在PS泡沫中仍在使用的小分子阻燃剂六溴环十二烷（HBCD），已被《斯德哥尔摩公约》列为持久性有机污染物（POPs）。中国将于2021年12月25日禁止HBCD的生产和使用。因此，寻找并生产替代品迫在眉睫。
高分子阻燃剂环境优势凸显
为此，德国特殊化学品公司朗盛推出了聚合型阻燃剂Emerald InnovationTM 3000。作为新一代阻燃剂替代品，这种阻燃剂是可持续、可兼容的。由于分子量较大，该聚合型添加剂具有较低的生物累积性。相比之下，小分子替代品具有较高的生物累积性，限制了其使用。
Emerald InnovationTM 3000是一种丁二烯-苯乙烯溴化共聚物，由三嵌段丁苯溴化共聚物组成，分子量大于100000g/mol，溴含量为64%，热稳定性好。与小分子阻燃剂相比，Emerald InnovationTM 3000的聚合物结构(分子结构见图1)克服了生物可获得性和生物累积性方面的问题。
防火性能优异
LOI，即极限氧指数（ISO 4589）是允许试样燃烧的最低氧浓度，对材料进行LOI表征是描述和评估阻燃性能的一种方法。指数越高，试样燃烧所需的氧气浓度越高，阻燃效果越好。
图2比较了含有相同溴含量的聚苯乙烯挤塑泡沫板（XPS）分别使用HBCD和Emerald InnovationTM 3000阻燃剂的LOI值。结果显示，使用Emerald InnovationTM 3000的XPS泡沫塑料LOI值与使用HBCD的LOI值相当。
图3列出了根据德国DIN 4102标准，泡沫板燃烧时的火焰高度。此外，这些试验表明，Emerald InnovationTM 3000可有效提升材料的阻燃性能，并在测试中表现出了轻微的优势，即与HBCD相比其产生的平均火焰高度更低。
分散性良好，易于加工
XPS的生产通常可分为两步进行：
第一步，在聚合物载体中加入阻燃剂制备阻燃母粒。在造粒挤出机中充分混合PS、Emerald InnovationTM 3000及其他添加剂，如稳定剂和加工助剂等。
第二步，在最后的挤出工艺中加入阻燃母粒，生产出XPS。
为了成功生产高品质的阻燃XPS，在母料加工(第一步)中，阻燃添加剂和其他添加剂必须通过挤出混合工艺均匀地分散在聚合物载体中。测试结果表明，Emerald InnovationTM 3000可以很好地在阻燃母粒中分散。
复合材料的能量色散X射线（EDX）元素成像是确定聚合物粘合剂中添加剂分散质量的一种方法。在PS中加入Emerald InnovationTM 3000制备母粒时，只要Emerald InnovationTM 3000是化合物中唯一含溴的成分，就可以选择该方法分析溴的分布及其成像。
图4A显示Emerald InnovationTM 3000在PS中的分布不均匀，其红色像素分布有明显的差异，表明该阻燃剂更多地集中在左上方区域。
图4B显示红色像素均匀分布，表明Emerald InnovationTM 3000在PS中分散良好。
要制备高品质的Emerald InnovationTM 3000 PS母粒，阻燃剂需均匀分散在阻燃母粒中，在进行XPS挤出工艺时，加入这些母粒，就能生产出高质量的阻燃XPS泡沫板材。
为评估通过上述工艺加工成的XPS保温泡沫板的防火性能，江苏省产品质量监督检验研究院根据中国标准8624-2012进行了防火测试，见表１。
表1是采用两种测试方法的测试结果。前两行是关于单体燃烧项（SBI）的测试，后两行是关于小燃烧器的测试。试验结果表明，添加了Emerald InnovationTM 3000的XPS完全满足GB8624-2012 B1(C)的要求，可生产符合中国消防安全标准的高质量XPS保温材料。
不过，如选择Emerald InnovationTM 3000作为2021年12月25日之后的下一代阻燃解决方案，还有必要对该工艺和化合物进行改进，特别是在母粒的制备工艺及其热稳定性方面。