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，容易引發火災。目前國內已開展了對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，結果表明：材料具有高燃燒性能等級，建議進一步深化產品的研究，并在外保溫工程中推廣應用。
關鍵詞：
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、發泡水泥、發泡陶瓷、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品等。
我國開展建筑節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、導熱系數高、吸水性能高、體積密度大，隨著節能標準的提高已逐步被高效有機保溫材料所替代。其中，EPS保溫板由于具有優異的綜合性能、應用技術成熟，在我國大部分地區都得到了廣泛應用。但2011年3月14日公安部消防局《關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監督管理有關要求的通知>(公消【2011】65號）文件的發布，對我國建筑外墻保溫市場產生了重大影響，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注。如果施工或使用不當，該類產品確實存在著一定的引發火災的風險，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的底部，同時熱解氣體在系統內形成壓力。當底部的保護面層不足以承載積聚的熔化物或壓力時，保護面層將失去穩定性直至變形、開裂，熱解氣體逸出，熔化狀態的保溫材料被點燃。進而導致保溫材料的熔化收縮向未直接受火區域的擴展，逐漸蔓延擴大形成外保溫系統的火災。而且，材料燃燒產生的熔融滴落物還可能將火焰帶到燃燒區域以外的其他區域，從而引起其他區域的燃燒。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定，也不會存在滴落物產生二次火源的問題。這兩類外墻外保溫系統的受火狀態，針對熱塑性有機保溫材料的燃燒特征，目前國內已有企業開展了對EPS保溫材料的改性研究，在保留EPS保溫板優異的導熱系數及施工性能的同時，賦予其熱固的特性，以解決材料燃燒滴落引起結構失穩及產生火災的問題。
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�！盵1]顯然，熔化收縮的性能即為材料的熱塑性。因此，根據GB/T 8626-2007/ISO11925-2:2002的規定，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章規定的試驗程序進行檢驗，如PUR/PIR(硬質聚氨酯泡沫板)、PF(酚醛泡沫板)、所改性的新產品等。
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，然后平穩地移開燃燒器。重新調整試樣位置，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，為了進行試驗數據的比對分析，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。第一次試驗，按照標準正文一般規定進行試驗；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。
結論
根據《國務院關于加強和改進消防工作的意見》（國發[2011]46號）的要求：“應加快研發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措施，提高建筑外保溫材料系統的防火性能，減少火災隱患�！睙峁谈男缘腅PS保溫板在保留EPS保溫材料良好的導熱系數及施工性能的同時，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。
