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建筑外墙保温材料的热分解与燃烧性分析

2015-07-14

  用于建筑外墙的保温材料主要包括3大类,一类是以矿物棉和玻璃棉为主的无机保温棉材料,通常认定为不燃性材料;一类是以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主的有机无机复合保温材料,通常认定为难燃性材料;另一类是以聚苯板(热塑性)、聚氨酯(热固性)和酚醛为主的有机保温材料,通常认定为可燃性材料。接下来分析一下保温材料的热分解与燃烧性:

  1)保温棉材料不燃材料的燃烧特性:通常在常温条件下(25℃左右)它们的导热系数通常在0.036~0.041W/(m?K)之间,其本身属无机质硅酸盐纤维,不可燃,但在加工成制品的过程中,有时要加入有机粘结剂或添加物,这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。因此,岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘结剂的多少。

  2)胶粉聚苯颗粒的热分解与燃烧特性胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料,聚苯颗粒的体积大约在80%左右,导热系数为0.06W/(m?K),燃烧等级为B1级,属于难燃材料。胶粉聚苯颗粒在受热时,通常包含的聚苯颗粒会软化并熔化,但不会发生燃烧。由于聚苯颗粒被无机料包裹,其熔融后将形成封闭的空腔,此时该保温材料的导热系数会更低、传热更慢,受热全过程材料体积变化率为零。

  3)聚苯乙烯的热分解与燃烧特性聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料,导热系数为0.041W/(m?K)。受热时,通常发生软化和熔化。聚苯板的热变形温度仅为70~98℃,差异取决于选用配方和后处理方法,玻璃化温度为100℃。聚苯乙烯全部由碳氢元素组成,本质上极易燃烧,未经阻燃处理,氧指数仅为18%;燃烧时热释放量较大,同时生成大量烟,受火后收缩、熔化,导致外保温系统内产生空腔,轰燃状态下燃烧剧烈,燃烧的滴落物具有引燃性。

  4)聚氨酯的热分解与燃烧特性硬质泡沫聚氨酯是一种高分子热固性保温隔热材料,导热系数为0.024W/(m?K),在所有外墙用有机保温材料中是最优的。聚氨酯一般在202℃以下不会分解,用ASTMD1929测定聚氨酯泡沫的点燃温度为强制点燃温度310℃,自燃温度415℃;聚氨酯泡沫本质上属于高度易燃材料,未做阻燃处理时氧指数仅为16.5%;热固性材料在受热时通常分解出易燃气体,受火后形成炭化层,热分解和燃烧的产物主要有氰化氢、CO、异氰酸酯等,对聚氨酯燃烧的毒性研究也比较多。

  5)酚醛树脂的热分解与燃烧特性酚醛树脂泡沫材料是高效保温材料之一,导热系数为0.025W/(m?K)。该材料遇火焰火源时不易燃烧,在400℃以上时只灼烧或阴燃,无火焰。除去火源后可能会阴燃一段时间,发烟量很小,几乎全部成炭。但关于其燃烧毒性的研究较少,报道的数据也不完全。酚醛树脂泡沫材料是目前高效有机保温中阻燃性能最优的一种材料。

  外墙外保温系统的采用不燃性材料或不具有传播火焰的难燃性材料时,外墙外保温系统几乎不存在防火安全性问题。但是,在我国目前的技术条件下,聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墙外保温系统中的使用最为广泛,这是产生外保温系统防火安全性问题的起因,而随着节能标准的逐步提高,这个问题将更加凸显。因此,随着此类可燃有机保温材料的大面积应用和使用厚度的不断增加,建筑外墙火灾或火灾的蔓延问题应引起人们足够的重视。

  来源:中国绝热节能材料网


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