常见的保温材料燃烧热值分析

刘 欢 刘 涛 龙志凡

（新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830013）

0 引言

近年来，我国建筑业获得了突飞猛进的发展，并且在城市化发展的进程中，城市建筑逐渐趋于高层化发展、现代化发展，与此同时建筑的节能与安全问题也是建筑业需要重视的关键问题。保温材料是建筑物中的关键材料之一，同时也是建筑御寒的重要材料。但是，在日常生活中因建筑物的保温材料而引发的火灾事故频频发生，对现代建筑的居住人员造成较大的生命和财产威胁，保温材料已成为一类新的火灾隐患。从20世纪70年代之后，我国对保温材料领域展开研究与分析，对保温材料的燃烧热值等特性利用实验法等方式进行测试，逐步加深了对保温材料燃烧值相关的特性了解。最初，在对一些材料进行研究中仅能对保温材料的可燃性和阻燃性等分析，后又将燃烧热值、单体燃烧、燃烧热释放速率等相关实验加入到保温材料的燃烧特性研究中。以此来丰富保温材料的燃烧现象、燃烧等级等评价方法来完善保温材料安全性能。燃烧值是保温材料再单位条件下的充分燃烧后所产生的热量总数，是当前保温材料的重要属性之一。燃烧热值与材料的形状、使用形态等关联性较小，是建筑物保温材料判定火灾安全等级的主要参数，也是评价保温材料安全等级的关键指标。所以，本文对多种保温材料进行燃烧热值试验，以期能够为保温材料的开发与利用提供一定的数据基础。

1 实验设计

1.1 试验样品

我国建筑使用的保温材料按照其各自的燃烧性能等级主要分为A级、B1级、B2级、B3级。其中A级属于不燃材料，一般由无机材料构成，主要有岩棉板、泡沫玻璃等；B1级属难燃材料，其具有较强的阻燃性能，主要有进过特殊处理之后的挤塑聚苯板和聚氨酯、酚醛等；B2级则属于具有一定可燃性的材料，这种材料具有一定的阻燃作用，主要包括有模塑聚苯板、聚乙烯等；B3级属于易燃性材料，阻燃性能较弱，属于危险性较大的保温材料。这类保温材料再应用中主要承载姜迪热损的功能，以导热系数不高于0.14W（/m·K）的材料为主。根据我国建筑材料使用相关规定，建筑保温材料的燃烧性能必须在B2级以上，以保障建筑物的防火能力和保温材料安全性，降低火灾事故的发生概率和损失。

本文研究中，根据市场上常用的几种保温材料，选取其中的四大类，14种进行燃烧热值的研究。在无机类保温材料中选取：发泡水泥板、玻璃棉板、岩棉板、无机保温砂浆；有机类保温材料选取：酚醛板、硬泡聚氨酯板、XPS板、EPS板；复合类保温材料包括：金属面夹芯板（芯板为EPS）、抗裂砂浆复合聚氨酯板、抗裂砂浆复合EPS板、真空绝热板；新型保温材料包括：无机改性EPS板、匀质防火板。产品品种的选择涵盖了建筑市场主要使用的产品，具有代表性。

1.2 检测标准

燃烧热值在保温材料的安全性能等级测定中的重要要素之一，也是研究保温材料再发生火灾情况下所能承受的载荷和释放热量的关键评定标准。在对建筑保温材料机型燃烧热值研究中，根据《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》（GB/T14402—2007）中的相关规定，本文采用氧弹量热法对保温材料的燃烧阻值进行评定和计算。

检测仪器：保温材料燃烧热值测试仪。

检测材料：实验室用材料均为0.5~l.0g之间的粉末状保温材料，分量精确到0.1mg。

检测方法：使用≥99.5%纯度的高压氧气，纯度优于摩尔比99.97%的，热标准值为26460J/g的苯甲酸，发热量为3104J/g的直径0.1mm的点火丝，对保温材料进行点火检测器释放热能。

1.3 结果分析

根据以上实验设计测试的保温材料的燃烧热值见表1。

表1 保温材料燃烧热值实验结果统计

根据表1数据我么可以发现，无机保温砂浆是无机类的保温材料中热值最低的一种材料。燃烧热值最低仅有0.46MJ/kg，最高的玻璃棉板为2.454MJ/kg，可见无机类保温材料具有较强的阻燃性，其燃烧热值处于较低水平。其中岩棉板和玻璃棉板这两类材料中一般会含有一定的有机胶粘剂，这种胶粘剂会在在保温材料燃烧过程中，吸热燃烧。然而这类胶粘剂是保温材料生产中提升产品的力学性能必不可少的材料之一，随着胶粘剂含量的增加，也会造成材料的燃烧热值属性发生一定的升高，由此导致的保温材料火灾安全威胁较大。而无机保温砂浆、发泡水泥板等无机类保温材料无需有机类材料辅助，所以属于较为稳定的无机类保温材料，具有较高的安全性能。

新型保温材料中的匀质防火板的热值≤4.0MJ/kg，无机改性EPS板热值≤9.890MJ/kg也基本属于热值较低的保温材料，无机改性EPS相较于传统的EPS材料具有非常大的进步，在其生产中加入一定的阻燃剂和无机材料，经过改良之后，燃烧热值有了较大的降低，具有燃烧热值低，保温性能好，且具有火灾隐患小的优点，但仍实际应用中扔然需要进一步改进。

复合类保温材料中的真空绝热板、抗裂砂浆复合聚氨酯板、抗裂砂浆复合EPS板等燃烧热值在3-10MJ/kg之间，这一类保温材料相对于无机保温材料来说在实际应用中的保温性能较强。但是其燃烧热值也有所增加。在真空绝热板的燃烧热值实验中，实验数据都能够符合要求，但是这种材料在式样密度增加的情况下燃烧热值也有所升高，在达到一定程度下，实验数据结果也难以符合A1级的性能要求，复合保温材料在生产中会添加一定的粘合剂和其他材料，比如染色剂等物品，这携物品都会直接导致保温材料的燃烧热值增高。有机保温材料中，这类保温材料的保温性能最好，但是EPS板和XPS板是热塑性材料，在实验中材料受热之后会发生一定的裂解现象，保温材料在此时会产生大量的热值，一部分保温材料的燃烧热值达到40MJ/kg以上，在实际应用中具有很高的危险性。虽然实验中酚醛板的燃烧并不剧烈，但是其随着燃烧程度的不断加剧，发生较为缓慢的燃烧或阴燃，产生较大的热值。

由以上分析来看，不同种类保温材料的燃烧热值评价为：无机类保温材料的热值＜复合类保温材料＜新型保温材料＜有机类保温材料。

2 结论

（1）无机类保温材料因为其在燃烧热值上较低，所以在防火、防灾上具有不可比拟的优势，阻燃性一班具有较高水平，燃烧性能等级也普遍在八级水平以上。但是因为无机材料的本身材质原因，其保温效果与其他材料相比较差。无机材料要想实现较好的保温性能，就必须较大材质结构的内部空隙，这样子也会对材料的物理性能造成一定影响。而岩棉类材料在生产中，还会造成较为严重的污染，对当地环境、工人等造成较大的损害，所以其发展和应用范围也会受到限制。无机保温砂浆、发泡水泥板等水泥基类保温材料阻燃性能较为稳定，在实际应用中也是建筑公司比较愿意使用的保温材料。

（2）有机保温材料一本具有较高的保温性能，且板材机械性能比较优良，且比较易于加工、生产和使用。但是，有机保温材料的燃烧热值多数处于较高水平，燃烧过程中小可避免会产生一定的热量。建筑一旦发生火灾，这类保温材料将对火势控制造成一定的影响，不利于建筑的火灾防范，对建筑的火灾安全造成较大的威胁。针对有机保温材料的使用进行分析，在实际使用过程中必须对这类材料的使用进行特别处理，对保温材料进行一定的防火措施处理，以保障保温材料再拥有一定保温性恩能够的同时具有较强的防火性能，避免因保温材料导致的火灾威胁增加。

（3）复合类保温材料在实验中表现出较好的性能，虽然燃烧热值相对较低，但是仍旧存在一定的风险，所以在实际应用中必须注意防范。