新型熱固改性保溫材料的防火性能研究
摘要：
EPS保溫材料在外保溫工程中得到了廣泛應(yīng)用，但其熱塑的特性導(dǎo)致熔融滴落物的形成，容易引發(fā)火災(zāi)。目前國(guó)內(nèi)已開展了對(duì)EPS保溫材料的改性研究，通過(guò)賦予其熱固的特性，來(lái)解決材料的滴落問(wèn)題。本文通過(guò)試驗(yàn)研究，證實(shí)了這類新材料的熱固特性。并進(jìn)行了材料燃燒性能試驗(yàn)，結(jié)果表明：材料具有高燃燒性能等級(jí)，建議進(jìn)一步深化產(chǎn)品的研究，并在外保溫工程中推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：
改性的熱塑性保溫材料；燃燒特性；熱固改性
保溫材料的分類
與建筑材料的分類一致，根據(jù)保溫材料的化學(xué)組成可以將其分為有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料以及有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合材料三大類。無(wú)機(jī)保溫材料主要包括各種保溫砌塊、保溫砂漿、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、發(fā)泡水泥、發(fā)泡陶瓷、巖礦棉等。有機(jī)保溫材料主要有模塑聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）、硬泡聚氨酯（PU）和改性酚醛泡沫（PF）。有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合材料以膠粉聚奔顆粒保溫漿料為典型代表，此外還有EPS水泥夾心磚、EPS鋼絲網(wǎng)架水泥復(fù)合板等。近年來(lái)又逐漸有在有機(jī)泡沫中摻加無(wú)機(jī)保溫材料的復(fù)合型產(chǎn)品問(wèn)世，如硬泡聚氨酯—膨脹珍珠巖、硬泡聚氨酯—膨脹�；⒅楸禺a(chǎn)品等。
我國(guó)開展建筑節(jié)能初期采用的主要是保溫砂漿等無(wú)機(jī)材料。通常認(rèn)為它們的機(jī)械強(qiáng)度差、導(dǎo)熱系數(shù)高、吸水性能高、體積密度大，隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高已逐步被高效有機(jī)保溫材料所替代。其中，EPS保溫板由于具有優(yōu)異的綜合性能、應(yīng)用技術(shù)成熟，在我國(guó)大部分地區(qū)都得到了廣泛應(yīng)用。但2011年3月14日公安部消防局《關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知>(公消【2011】65號(hào)）文件的發(fā)布，對(duì)我國(guó)建筑外墻保溫市場(chǎng)產(chǎn)生了重大影響，有機(jī)保溫材料的應(yīng)用受到了較大沖擊。
客觀說(shuō)，與采用無(wú)機(jī)保溫材料相比，有機(jī)保溫材料的燃燒性能需要重點(diǎn)關(guān)注。如果施工或使用不當(dāng)，該類產(chǎn)品確實(shí)存在著一定的引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)于EPS等熱塑性保溫材料。在受火災(zāi)或受熱以后，該類保溫材料收縮、熔化，并逐漸積聚至外墻保溫系統(tǒng)的底部，同時(shí)熱解氣體在系統(tǒng)內(nèi)形成壓力。當(dāng)?shù)撞康谋Ｗo(hù)面層不足以承載積聚的熔化物或壓力時(shí)，保護(hù)面層將失去穩(wěn)定性直至變形、開裂，熱解氣體逸出，熔化狀態(tài)的保溫材料被點(diǎn)燃。進(jìn)而導(dǎo)致保溫材料的熔化收縮向未直接受火區(qū)域的擴(kuò)展，逐漸蔓延擴(kuò)大形成外保溫系統(tǒng)的火災(zāi)。而且，材料燃燒產(chǎn)生的熔融滴落物還可能將火焰帶到燃燒區(qū)域以外的其他區(qū)域，從而引起其他區(qū)域的燃燒。這是熱塑性保溫材料主要的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。但熱固性保溫材料受火后并不收縮熔化，面層能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，也不會(huì)存在滴落物產(chǎn)生二次火源的問(wèn)題。這兩類外墻外保溫系統(tǒng)的受火狀態(tài)，針對(duì)熱塑性有機(jī)保溫材料的燃燒特征，目前國(guó)內(nèi)已有企業(yè)開展了對(duì)EPS保溫材料的改性研究，在保留EPS保溫板優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)及施工性能的同時(shí)，賦予其熱固的特性，以解決材料燃燒滴落引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及產(chǎn)生火災(zāi)的問(wèn)題。
燃燒特性試驗(yàn)研究
1、試驗(yàn)方法熱固性和熱塑性在化學(xué)工業(yè)上作為專有名詞，具有明確的定義。在保溫材料的燃燒特性劃分上，這種分類并沒(méi)有得到一致認(rèn)可。但實(shí)際上，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8626-2007/ISO 11925-2:2002《建筑材料可燃性試驗(yàn)方法》中明確指出：“對(duì)于未被火焰點(diǎn)燃就熔化或收縮的制品，附錄A給出了附加試驗(yàn)程序�！盵1]顯然，熔化收縮的性能即為材料的熱塑性。因此，根據(jù)GB/T 8626-2007/ISO11925-2:2002的規(guī)定，對(duì)未被火焰點(diǎn)燃就熔化或收縮的制品（熱塑性材料），應(yīng)按附錄A規(guī)定的附加試驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)，如EPS和XPS；對(duì)于一般的制品（非熱塑性材料和熱固性材料），應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)正文第7章規(guī)定的試驗(yàn)程序進(jìn)行檢驗(yàn)，如PUR/PIR(硬質(zhì)聚氨酯泡沫板)、PF(酚醛泡沫板)、所改性的新產(chǎn)品等。
2、試驗(yàn)條件
標(biāo)準(zhǔn)可燃性試驗(yàn)的樣品尺寸為高250mm，寬90mm。根據(jù)需要，可能采用表面點(diǎn)火方式或邊緣點(diǎn)火方式，或同時(shí)采用這兩種點(diǎn)火方式。點(diǎn)火時(shí)間為15s或30s。按照附錄A進(jìn)行熔化收縮制品的可燃性試驗(yàn)時(shí)，樣品尺寸為高180mm，寬250mm。試驗(yàn)時(shí)，對(duì)試樣點(diǎn)火5s，然后平穩(wěn)地移開燃燒器。重新調(diào)整試樣位置，使新的火焰接觸點(diǎn)位于上次火形成的任意試樣燃燒孔洞的邊緣，重新對(duì)試樣點(diǎn)火。重復(fù)該操作，直至火焰接觸點(diǎn)抵達(dá)試樣的頂部邊緣。本試驗(yàn)研究過(guò)程中，為了進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)分析，分別按照標(biāo)準(zhǔn)正文的第7章和附錄A進(jìn)行了檢驗(yàn)。對(duì)于每個(gè)樣品，分別進(jìn)行了四次試驗(yàn)。第一次試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)正文一般規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)；采用250mm×90mm的試件；在邊緣點(diǎn)火，1次性施加火焰30s。第二次試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)正文一般規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)；采用250mm×90mm的試件；在表面點(diǎn)火，1次性施加火焰30s。第三次試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)附錄A的附加程序進(jìn)行試驗(yàn)；采用180×250mm的試件；在邊緣點(diǎn)火，施加火焰6次，每次5s，共30s。第四次試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)附錄A的附加程序進(jìn)行試驗(yàn)；采用180×250mm的試件；在表面點(diǎn)火，施加火焰6次，每次5s，共30s。
結(jié)論
根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)消防工作的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)[2011]46號(hào)）的要求：“應(yīng)加快研發(fā)和推廣具有良好防火性能的新型建筑保溫材料，采取嚴(yán)格的管理措施和有效的技術(shù)措施，提高建筑外保溫材料系統(tǒng)的防火性能，減少火災(zāi)隱患�！睙峁谈男缘腅PS保溫板在保留EPS保溫材料良好的導(dǎo)熱系數(shù)及施工性能的同時(shí)，而且不僅具有熱固的特性，降低了熔融滴落物引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，還具有較高的燃燒性能等級(jí)，代表了我國(guó)外墻保溫材料研究的一個(gè)新方向。如能進(jìn)一步深化研究并在外保溫工程中推廣應(yīng)用，將有效降低外墻外保溫的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
