不同涂覆比值对饰面型防火涂料阻燃性能的影响

2016-12-07林克辉王凯翀李向涛

广东建材 2016年11期

关键词：胶合板饰面涂覆

林　鹏齐　泽林克辉王凯翀李向涛

（广东省建筑材料研究院）

不同涂覆比值对饰面型防火涂料阻燃性能的影响

林鹏齐泽林克辉王凯翀李向涛

（广东省建筑材料研究院）

本文选取厚度为9mm的难燃B1-C级胶合板作为基材，采取500g/m2、750g/m2和1000g/m2三种涂覆比值涂覆于基材制备试样，采用建筑材料或制品的单体燃烧试验法(GB/T 20284-2006)研究了不同涂覆比值对饰面型防火涂料阻燃性能的影响。研究结果表明，和没有涂覆饰面型防火涂料的试样相比，三种涂覆比值情况下试样的燃烧增长速率指数和600s总放热量显著下降，饰面型防火涂料起到有效的阻燃作用；随着涂覆比值的增加，涂料对基材的阻燃作用增强。但是，饰面型防火涂料的使用不一定具有很好的消烟效果；由试验结果可知，涂覆比值1000g/m2时胶合板烟气生成速率指数和600s总烟气生成量出现下降；而涂覆比值500g/m2和750g/m2时胶合板的烟气生成速率指数和600s总烟气生成量呈现增加的现象。

饰面型防火涂料；阻燃性能；涂覆比值；单体燃烧试验法

1　引言

随着我国城镇化进程的不断发展，人民生活水平的逐步提高，各类高层建筑、地下工程、写字楼、娱乐场所和商住楼的内部装修使用了大量的高档化和豪华化建筑装饰材料，随之而来的是增大了火灾隐患。为了防火保护和装饰性的更好协调，目前常用的、操作比较简便、适应性较好的处理方法是涂覆饰面型防火涂料[1-3]。

饰面型防火涂料按分散介质分为溶剂型和水溶性两类[4]，按阻燃机理分为膨胀型和非膨胀型两类[5]。施工过程中，将涂料涂覆于可燃基材表面，成膜后具有一定的防火阻燃保护和装饰作用。常温下与普通漆膜无异，但在火焰或高温作用下，涂层剧烈发泡炭化，形成一个比原膜厚几十倍至几百倍的难燃性泡沫炭化层，导热系数大幅降低，通过泡沫炭化层传递到基材的热量只有未膨胀涂层的几十分之一，甚至几百分之一，从而起到有效阻燃的作用；另一方面，在火焰或高温作用下，涂层发生的软化、熔融、蒸发、膨胀等物理变化及聚合物、填料等组分发生的分解、降解、化合等化学变化也吸收大量的热，抵消一部分外界作用与物体的热，从而对被保护材料的受热升温过程起延缓作用；另外，涂层在高温分解出的不燃性气体能稀释有机物热分解产生的可燃气体及氧气的浓度，抑制燃烧[6]。非膨胀型防火涂料阻燃作用的发挥途径主要有：一是涂层自身不燃或难燃；二是在火焰或高温作用下防火涂料分解释放出不燃性气体(水蒸汽、氨气、二氧化碳等)，冲淡氧气等可燃性气体；三是在火焰或高温条件下涂层形成不可燃的无机釉膜层，该釉膜层结构致密，能有效隔绝氧气，并在一段时间内具有一定的隔热功能[6]。因此，在基材一定的情况下，使用过程中涂料涂覆比值将会对其防火阻燃性能起到重要的影响。

本文采用单体燃烧试验法，以厚度为9mm的胶合板作为基材，研究三种涂覆比值对对饰面型防火涂料阻燃性能的影响。

2　试验及试验结果

2.1原材料

试验用的基材为市售的难燃B1-C级胶合板，厚度为9mm，生产单位：广州市广丰牌阻燃胶合板厂。饰面型防火涂料为广州白云山雷威化工有限公司生产的市售产品。

2.2试样的制备

2.2.1基材尺寸

将胶合板裁切为1500×1000(mm)和1500×500 (mm)。

2.2.2涂覆比值

采取500g/m2、750g/m2和1000g/m2三种涂覆比值涂覆于基材制备试样，单面涂覆，涂覆误差控制在目标值的±3%以内。分次涂刷时，两次涂覆的间隔时间不得少于24h。

2.2.3样品的状态调节

基材在涂覆饰面型防火涂料后应在温度(23± 2)℃,湿度(50±5)%条件下养护至恒重(相邻24h的两次称量质量差不超过0.5%)。

2.3试验方法概述

基材的燃烧性能试验和涂覆涂料后样品的阻燃性能试验采用单体燃烧试验法，依据GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》进行[7]。

单体燃烧试验由两个成直角的垂直翼组成的试样暴露于直角底部的主燃烧器产生的火焰中，火焰由丙烷气体燃烧产生，丙烷气体通过砂盒燃烧器并产生（30.7±2.0）kW的热输出。试样的燃烧性能或阻燃性能通过20min的试验过程来进行评估。通过测量试验期间温度、光衰减、氧气浓度的变化，以及管道中烟气流量、CO2浓度等指标，通过计算得到某一时刻的体积流速、热释放速率和产烟率。其中，表征样品热释放/火焰传播性能的参数主要有燃烧增长速率指数(FIGRA)，总热释放量(THR)和火焰横向传播(LFS)等；表征样品产烟性能的参数主要有总产烟量(TSP)和烟气生成速率指数(SMOGRA)。

2.4试验结果

2.4.1基材的燃烧性能试验结果

难燃B1-C级胶合板的单体燃烧试验结果，见表1。

2.4.2涂覆涂料后样品的阻燃性能试验结果

采用单体燃烧试验法对500g/m2、750g/m2和1000g/m2三种涂覆比值的样品进行阻燃性能试验，结果见表2。

表1　难燃B1-C级胶合板的单体燃烧试验结果

表2　三种涂覆比值样品的阻燃性能试验结果

3　试验结果分析

3.1饰面型防火涂料对基材样品热释放/火焰传播性能的影响

由图1可以看出，饰面型防火涂料的使用能极大地提高胶合板基材的阻燃性能。和没有涂覆涂料的基材胶合板相比，涂覆后胶合板样品的燃烧增长速率指数(FIGRA)和总热释放量(THR)均出现较大幅度的下降。这说明，饰面型防火涂料能有效降低在火焰轰击下基材单位时间内的燃烧热释放量，即降低了基材燃烧热释放的强度；同时，也能抑制基材在火灾初期的总热释放量，即降低了基材燃烧过程中的放热量。这些将有利于阻碍火灾的发生和延缓火焰的蔓延。

图1　饰面型防火涂料对基材样品热释放/火焰传播性能的影响

另外，表1和表2也显示，基材胶合板的阻燃性能随饰面型防火涂料涂覆比值的增加而提高。其中，FIGRA0.2MJ和FIGRA0.4MJ分别由涂覆比值为0时的114.2W/s下降到涂覆比值为500g/m2时的10.27W/s、涂覆比值为750g/m2时的8.32W/s和涂覆比值为1000g/m2时的0.94W/s。

3.2饰面型防火涂料对基材样品产烟性能的影响

由图2可以看出，饰面型防火涂料对基材胶合板产烟性能的影响较复杂。饰面型防火涂料的使用不一定具有很好的消烟效果。和没有涂覆涂料的基材胶合板相比，涂覆比值为500g/m2和750g/m2的基材胶合板总产烟量(TSP)和烟气生成速率指数(SMOGRA)的值均出现上升的现象；而涂覆比值为1000g/m2的基材胶合板总产烟量(TSP)和烟气生成速率指数(SMOGRA)的值则出现下降。这说明，使用饰面型防火涂料时只有当其涂覆比值达到一定量才能起到抑制基材样品产烟的作用。否则，会适得其反，涂覆涂料后反而起到增加基材样品产烟的效果。一般而言，饰面型防火涂料中加入了一定量的阻燃剂(如氧化锑)，而阻燃剂的加入往往在燃烧中产生较大量的烟气；另外，涂料分散性能不佳或涂覆比值不够导致使用过程中的涂覆不均匀，亦会使基材样品在燃烧时产生大量烟气。这时，饰面型防火涂料的使用不仅增加了基材样品在火灾初期的产烟总量，而且还提高了其产烟的强度，这在实际火灾中将降低人们逃生的机会。

图2　饰面型防火涂料对基材样品产烟性能的影响

表1和表2显示，SMOGRA、TSP600s分别由涂覆比值为0时的3.7m2/s2、34.30m2增加到涂覆比值500g/m2时的36.0m2/s2、61.66m2，和增加到涂覆比值为750g/m2时的10.0m2/s2、44.20m2。这可能是涂覆比值较小时，存在基材的某些部位没有被涂料完全覆盖，此时测得的数值是涂料和基材烟气性能综合作用的结果，所以产烟增加。而当涂覆比值为1000g/m2时，SMOGRA、TSP600s由涂覆比值为0时的3.7m2/s2、34.30m2降低到1.0m2/s2和24.62m2。这说明，涂覆比值1000g/m2时，涂料能很好地起到抑制基材样品产烟的作用，此时测得的数值反映了饰面型防火涂料在火焰作用下的烟气性能。