挤塑聚苯板密度和阻燃剂含量对其燃烧性能的影响

2021-04-20

消防界(电子版) 2021年6期

■ 朱光伟洪川王钧楠王宏辉钟奇鸣浙江中联消防产品质量检测有限公司

挤塑聚苯板通常也称为挤塑板（XPS 板），主要以聚苯乙烯颗粒为原料，采用高温混炼挤塑成型方法制造的轻质板材。具有极佳的保温隔热性能、高抗湿性能、极低的吸水性、良好的隔音性能、高抗压强度等性能[1]，因此被广泛应用于建筑物保温、地面冻胀控制、中央空调通风管道、高速铁路路基等。

聚苯乙烯保温材料极易着火且蔓延速度快，一旦发生火灾容易造成较大的财产损失，具有很高的火灾危险性，因此建筑上使用的挤塑聚苯板，都需要添加一定的阻燃剂。但阻燃剂的添加并非越多越好，一方面是成本的原因，另一方面，阻燃剂含量越高，挤塑板着火后烟气毒性也就越大，因此阻燃剂需要根据材料的燃烧性能指标合理添加。本文采用的阻燃剂为六溴环十二烷，研究了不算密度的挤塑聚苯板在不同阻燃剂添加量的情况下，氧指数、热释放速率燃烧性能指标的变化情况。

一、试验方法及设备

本实验的燃烧性能指标有：①氧指数OI，测试方法按GBT 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分室温试验》，测试仪器设备JF-3 氧指数测定仪。

②FIGRA0.4MJ 燃烧增长速率指数、THR600 最初600秒内的总热释放量，按照GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》，DT-2建材制品单体燃烧试验装置（SBI）。

③单位面积热释放速率的最大值单位面积的放热总量，按GBT 16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》，JCZ-2建材热释放速率试验装置。

二、试验结果

（一）阻燃剂含量对样品燃烧性能的影响

图1—3分别为样品表观密度28kg/m3、30kg/m3及32kg/m3对应的燃烧性能实验曲线，三条曲线的变化情况大致相似，随阻燃剂含量的增加，样品的氧指数升高，单体燃烧实验的性能指标FIGRA0.4MJ 及THR600 在阻燃剂处于0—4%的范围为，随阻燃剂的添加，该两项数值迅速下降，特别是THR600 从60—70的范围内降低到个位数，但随阻燃剂含量的继续增加，阻燃剂对燃烧性能的影响的边际效应明显下降。在4%—8%的阻燃剂添加范围内，FIGRA0.4MJ 及THR600 下降的幅度不大。热释放速率试验的两个指标随着阻燃剂的含量增加，也表现出数值降低的趋势，同样在4% 出现了变化的拐点，但变化趋势，不如FIGRA0.4MJ 及THR600的变化那么明显。

图1 28kg/m3样品燃烧性能曲线

图2 30kg/m3样品燃烧性能曲线

图3 32kg/m3样品燃烧性能曲线

（二）表观密度对样品燃烧性能的影响

图4—6分别是阻燃剂添加在0%、4%、8%的情况下，燃烧性能曲线。从图中可以看出，随样品表观密度的增加，氧指数均有一定的上升，但变化趋势并不明显。其他四项燃烧性能，随着表观密度的增加，单位体积的样品质量增加，燃烧反应的化学能提高，FIGRA0.4MJ、THR600 均上升。特别是在阻燃剂含量为0的情况下，化学能总量对燃烧性能的影响尤其明显（图4）。随着阻燃剂含量的添加，弱化了样品由于质量增加导致的燃烧性能下降，因此在4%、8%的阻燃剂添加情况下，热释放的总量和速率得到了抑制。

图4 阻燃剂含量0%的燃烧性能曲线

图5 阻燃剂含量4%的燃烧性能曲线

图6 阻燃剂含量8%的燃烧性能曲线

三、讨论

从本次的试验结果看，阻燃剂的含量对样品的燃烧性能的影响较大，而密度对燃烧性能的影响相对小。

对于实际的使用情况，在相同的工艺情况下，表观密度与样品的导热系数有十分密切的联系，随着表观密度的增加，样品的导热系数降低，节能保温的效果也较好[2]。因此，需要根据具体的保温热工设计要求及建筑防火规范的要求，选用合适阻燃剂添加量。根据GB 8624-2012 标准规范的要求，阻燃保温板可分为B1 和B2 两大类，其燃烧性能的要求如表1所示。对于需满足B2级要求的保温板，氧指数要求在26 以上，对于3个密度的阻燃板，添加4%的阻燃剂即可。对于需满足B1级的，密度28kg/m3的挤塑板需要添加8%的阻燃剂，而密度30 和32 kg/m3的挤塑板根据实测结果，在6%的阻燃剂含量添加下，氧指数超过30，且FIGRA0.4MJ 及THR600S 均满足要求，因此对于密度30 和32 kg/m3的挤塑板6%的阻燃剂含量可满足B1级别的要求。