熱門關(guān)鍵詞： 中性膩?zhàn)幽z粉 纖維素纖維 木質(zhì)纖維素 建筑用膠水粉 可再分散性乳膠粉
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熱門關(guān)鍵詞： 中性膩?zhàn)幽z粉 纖維素纖維 木質(zhì)纖維素 建筑用膠水粉 可再分散性乳膠粉
有機(jī)保溫材料包括以發(fā)泡性聚苯乙烯(EPS)、擠塑性聚苯乙烯(XPS)和石墨聚苯乙烯(SEPS)等為代表的熱塑性材料及以聚氨酯(PU)、酚醛樹脂(PF)為代表的熱固性材料，因其導(dǎo)熱系數(shù)低、質(zhì)量較輕、便于施工、價(jià)格相對便宜等優(yōu)點(diǎn)使其在保溫材料應(yīng)用方面占有主導(dǎo)地位。但有機(jī)材料均具有遇火易燃燒的特性，阻燃性能遠(yuǎn)不及無機(jī)材料。針對有機(jī)保溫材料耐火反應(yīng)及受熱行為時(shí)，配合使用錐形量熱儀，可以在一定，程度上更加客觀地反映真實(shí)火災(zāi)及材料受熱降解的情況，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可參考性。
實(shí)驗(yàn)部分
1.1儀器與原料
表1 保溫材料及性能
所用保溫材料及性能見表1。
錐形量熱儀(PL型),FTT公司，見圖1。
圖1試樣用錐形量熱儀示意圖
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
稱取一定量樣品(精度0.001g)，用鋁箔包封后稱重，置于試樣安裝架上。在使用錐形量熱儀前，先檢查氣體分析儀、樣品氣路、煙塵過濾器處于正常狀態(tài)，冷阱、煙氣氣流速度處于規(guī)定值，調(diào)節(jié)試樣安裝架與輻射錐表面為 25mm, 將輻射錐輻射強(qiáng)度設(shè)定為 SOkW,進(jìn)行點(diǎn)火，當(dāng)樣品表面點(diǎn)燃時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)按鈕，移出點(diǎn)火器，觀察實(shí)驗(yàn)過程，記錄樣品燃熔化、崩裂等現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)持續(xù)至 CO濃度在2 X 10-6 以下，此時(shí)燃燒已經(jīng)結(jié)束，熱固性材料隱燃也結(jié)束，然后取出燃燒后的樣品，冷卻后稱取質(zhì)量。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將各時(shí)段稱取的樣品質(zhì)量、記錄的點(diǎn)火時(shí)間、樣品編號和設(shè)定的輻射強(qiáng)度等參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)自帶程序?qū)Y(jié)果進(jìn)行處理。
結(jié)果與討論
本實(shí)驗(yàn)采用錐形量熱儀所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
表2 5種典型有機(jī)保溫材料的錐形量熱儀
2.1 HRR 分析
5 種典型有機(jī)保溫材料的 HRR 曲線見圖 2
由表2和圖 2可知，相比于熱塑性材料而言，PU和PF在熱輻射強(qiáng)度為 50kW/m2 時(shí)，其點(diǎn)燃時(shí)間更短，并分別在 10s和 20s 即達(dá)到峰值，但是其HRR峰值數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于這 3 種熱塑性材料，尤其是PF, 其 HRR 峰值僅為 58. 7kW /m2 ， 而 XPS 高達(dá)484kW /m2 , 二者相差 8倍之多。熱固性材料的燃 燒時(shí)間遠(yuǎn)大于熱塑性材料，導(dǎo)致其平均熱釋放速率 也相對較低。熱塑性材料的 HRR 在點(diǎn)燃后迅速增大并達(dá)到峰值，之后由于試樣的消耗使得可燃性氣。
圖2 5種典型有機(jī)保溫材料的 HRR曲線圖
體濃度降低，其HRR也開始緩慢降低直至為零，曲線整體上呈單峰形式。而熱固性材料則是在材料點(diǎn)燃后其HRR在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值，之后由于可燃性氣體濃度的降低直至火焰熄滅，其HRR也迅速降低，但是其HRR并未達(dá)到零值，而是開始發(fā)生陰燃 , 其HRR也是保持在一個(gè)較低的常數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行燃燒，直至試樣被完全燃燒。
2.2 MLR分析
5種典型有機(jī)保溫材料的 MLR 曲線見圖3。
圖3 5種典型有機(jī)保溫材料的MLR曲線圖
由圖可見，熱塑性材料的MLR峰值出現(xiàn)的時(shí)間較熱固性材料要延后不少。在輻射錐熱流的作用下，熱塑性材料發(fā)生熔融，吸收大量熱量，減緩材料的進(jìn)一步燃燒過程，而熱固性材料則是在外部高溫作用下，材料表面迅速發(fā)生裂解反應(yīng)，并劇烈燃燒，從而產(chǎn)生相對較大的MLR , 但是熱固性材料在反應(yīng)過程中，后期會(huì)在材料表面產(chǎn)生較厚的炭層， 隔離空氣中的氧氣，抑制材料的進(jìn)一步燃燒，使得其MLR逐漸減緩，在后期陰燃階段較長時(shí)間內(nèi)MLR都在0.02g/s 附近波動(dòng)，并且其熱反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)大于熱塑性材料。在平均質(zhì)量損失速率方面，熱固性材料較小，僅為0. 012g/s, 而其中熱塑性材料至少為0. 035g/s,3倍于熱固性材料的平均質(zhì)扯損失速率，EPS的平均質(zhì)量損失速率更 是達(dá)到0. 079g/s, 是熱固性材料的6倍之多。
2.3煙生成速率(SPR)分析
5種典型有機(jī)保溫材料的SPR曲線見圖4。
圖4 5種典型有機(jī)保溫材料的SPR曲線圖
由圖可見，熱塑性材料與熱固性材料的SPR 與HRR 趨勢極其相似，并且試樣均是在燃燒過程中有較大的煙氣產(chǎn)率，這說明試樣燃燒越劇烈，產(chǎn)煙速率越大。相比而言，在反應(yīng)的中后期，熱塑性材料的SPR遠(yuǎn)大于熱固性材料，尤其是熱固性材料PF, 僅在試樣燃燒初期階段有一個(gè)較小的峰值。而熱固性材料僅在試樣表面產(chǎn)生明火時(shí)，才有較大的SPR, 而在試樣陰燃階段，其SPR極小，趨近于零。并且PU的SPR曲線具有雙峰，其第二個(gè)峰的產(chǎn)生是由于在熱輻射強(qiáng)度的持續(xù)作用下，PU內(nèi)部產(chǎn)生 的揮發(fā)物成分逐漸增多并被表面炭層阻擋，難以釋放出來，最終導(dǎo)致其表面的炭層膨脹并發(fā)生破裂，揮發(fā)物不斷逸出使得SPR增加，從而產(chǎn)生另 一個(gè)煙值峰值。
相比于熱塑性材料，可以發(fā)現(xiàn)熱固性材料的總產(chǎn)煙量相對而言要小很多，尤其是PF的總產(chǎn)煙量僅有0.02m2 /m2 左右。這些均說明相比于熱塑性材料，熱固性材料具有更小的煙氣危害性。
2.4 COY分析
5種典型有機(jī)保溫材料的COY曲線見圖5。
圖5 5種典型有機(jī)保溫材料的COY曲線圖
由圖可見，試樣在開始燃燒過程中，其COY保持在一個(gè)常數(shù)附近波動(dòng)，而在試樣火焰熄滅后，其 COY出現(xiàn)幾個(gè)較為明顯的峰值，特別是對千熱固性 材料而言，在其陰燃階段，出現(xiàn)了一些COY峰值，這是因?yàn)樵陉幦茧A段時(shí)，試樣不能完全燃燒分解，因而產(chǎn)生較多的CO氣體。相對于熱塑性材料而言，熱固性材料的COY則要多出不少，在熱輻射強(qiáng)度為50kW/m2 時(shí)，熱塑性材料的平均CO產(chǎn)率僅為 o. 068kg/kg, 而熱固性材料的平均CO產(chǎn)率則達(dá)到了0.2~0. 3kg/kg之間，是其3倍之多。
結(jié)語
我國現(xiàn)有建筑有機(jī)保溫墻材火災(zāi)頻發(fā)，造成市民巨大的生命及財(cái)產(chǎn)損失，而我國在保溫材料及相關(guān)改進(jìn)措施方面的研究有待進(jìn)一步完善，為深入探索材料的燃燒特性，對其中具有代表性的材料的耐火行為及其燃燒性能進(jìn)行了相當(dāng)深入的研究。旨在通過對不同類型材料從熔融降解、對火反應(yīng)到燃燒等一系列特性進(jìn)行探索，并分析材料的燃燒機(jī)理， 為保溫材料之后的應(yīng)用及 研究提供參考，進(jìn)一步 完善保溫材料及保溫系統(tǒng)的防火措施設(shè)計(jì)并提供一定的幫助。
5種典型有機(jī)保溫材料的耐火性能分析 最新評論:
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