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用，但其熱塑的特性導致熔融滴落物的形成，容易引發(fā)火災。目前國內(nèi)已開展了對EPS保溫材料的改性研究，通過賦予其熱固的特性，來解決材料的滴落問題。本文通過試驗研究，證實了這類新材料的熱固特性。并進行了材料燃燒性能試驗，結(jié)果表明：材料具有高燃燒性能等級，建議進一步深化產(chǎn)品的研究，并在外保溫工程中推廣應用。

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)保溫材料的化學組成可以將其分為有機材料、無機材料以及有機—無機復合材料三大類。無機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—無機復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)架水泥復合板等。近年來又逐漸有在有機泡沫中摻加無機保溫材料的復合型產(chǎn)品問世，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。

我國開展建筑節(jié)能初期采用的主要是保溫砂漿等無機材料。通常認為它們的機械強度差、導熱系數(shù)高、吸水性能高、體積密度大，隨著節(jié)能標準的提高已逐步被有機保溫材料所替代。其中，EPS保溫板由于具有優(yōu)異的綜合性能、應用技術(shù)成熟，在我國大部分地區(qū)都得到了廣泛應用。但2011年3月14日*部*《關(guān)于進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）文件的發(fā)布，對我國建筑外墻保溫市場產(chǎn)生了重大影響，有機保溫材料的應用受到了較大沖擊。

客觀說，與采用無機保溫材料相比，有機保溫材料的燃燒性能需要重點關(guān)注。如果施工或使用不當，該類產(chǎn)品確實存在著一定的引發(fā)火災的風險，特別是對于EPS等熱塑性保溫材料。在受火災或受熱以后，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，同時熱解氣體在系統(tǒng)內(nèi)形成壓力。當?shù)撞康谋Ｗo面層不足以承載積聚的熔化物或壓力時，保護面層將失去穩(wěn)定性直至變形、開裂，熱解氣體逸出，熔化狀態(tài)的保溫材料被點燃。進而導致保溫材料的熔化收縮向未直接受火區(qū)域的擴展，逐漸蔓延擴大形成外保溫系統(tǒng)的火災。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風險。但熱固性保溫材料受火后并不收縮熔化，面層能夠保持相對穩(wěn)定，也不會存在滴落物產(chǎn)生二次火源的問題。這兩類外墻外保溫系統(tǒng)的受火狀態(tài)，針對熱塑性有機保溫材料的燃燒特征，目前國內(nèi)已有企業(yè)開展了對EPS保溫材料的改性研究，在保留EPS保溫板優(yōu)異的導熱系數(shù)及施工性能的同時，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)生火災的問題。

燃燒特性試驗研究
1、試驗方法熱固性和熱塑性在化學工業(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，這種分類并沒有得到一致認可。但實際上，在國家標準GB/T 8626-2007/ISO 11925-2:2002《建筑材料可燃性試驗方法》中明確指出：“對于未被火焰點燃就熔化或收縮的制品，附錄A給出了附加試驗程序。”[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，對未被火焰點燃就熔化或收縮的制品（熱塑性材料），應按附錄A規(guī)定的附加試驗程序進行試驗，如EPS和XPS；對于一般的制品（非熱塑性材料和熱固性材料），應按標準正文第7章規(guī)定的試驗程序進行檢驗，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、試驗條件
標準可燃性試驗的樣品尺寸為高250mm，寬90mm。根據(jù)需要，可能采用表面點火方式或邊緣點火方式，或同時采用這兩種點火方式。點火時間為15s或30s。按照附錄A進行熔化收縮制品的可燃性試驗時，樣品尺寸為高180mm，寬250mm。試驗時，對試樣點火5s，然后平穩(wěn)地移開燃燒器。重新調(diào)整試樣位置，使新的火焰接觸點位于上次火形成的任意試樣燃燒孔洞的邊緣，重新對試樣點火。重復該操作，直至火焰接觸點抵達試樣的頂部邊緣。本試驗研究過程中，為了進行試驗數(shù)據(jù)的比對分析，分別按照標準正文的第7章和附錄A進行了檢驗。對于每個樣品，分別進行了四次試驗。*次試驗，按照標準正文一般規(guī)定進行試驗；采用250mm×90mm的試件；在邊緣點火，1次性施加火焰30s。第二次試驗，按照標準正文一般規(guī)定進行試驗；采用250mm×90mm的試件；在表面點火，1次性施加火焰30s。第三次試驗，按照標準附錄A的附加程序進行試驗；采用180×250mm的試件；在邊緣點火，施加火焰6次，每次5s，共30s。第四次試驗，按照標準附錄A的附加程序進行試驗；采用180×250mm的試件；在表面點火，施加火焰6次，每次5s，共30s。

結(jié)論
根據(jù)《*關(guān)于加強和改進消防工作的意見》（國發(fā)[2011]46號）的要求：“應加快研發(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，減少火災隱患。”熱固改性的EPS保溫板在保留EPS保溫材料良好的導熱系數(shù)及施工性能的同時，而且不僅具有熱固的特性，降低了熔融滴落物引發(fā)火災的風險，還具有較高的燃燒性能等級，代表了我國外墻保溫材料研究的一個新方向。如能進一步深化研究并在外保溫工程中推廣應用，將有效降低外墻外保溫的火災風險。