1.兩種常用的泡沫塑料
PS和PU泡沫是隔熱材料中作為芯材的主要材料。PS吸水性小，機械強度較高，該材料對建筑物屋面、墻體、地面進行保溫隔熱有著比其它材料更好的性能，由于其良好的隔音、防潮、耐腐蝕性能，成為室內裝演，地板鋪設填充板的絕佳選擇；PU是熱固性泡沫塑料，不僅容重小，低溫或高溫尺寸穩定性好、使用壽命長，而且導熱系數小，絕熱性能優異，強度比PS高，可為墻、屋面、管道提供很好的隔熱層。
PS由苯乙烯單體聚合而成，PS燃燒時會出現黃橙色火焰，并冒出大量黑煙炭束，發出特殊的苯乙烯氣味。
PU是由含異氰酸酯基(NCO)的多異氰酸酯與含有經基的聚醚或聚酷反應而生成的一類聚合物，在分子結構中含有氨基甲酸酯基，聚合簡單，甚至可以在建筑施工現場噴涂發泡，在建筑中主要以泡沫塑料的形式使用。
2.阻燃機理及方法
塑料泡沫由于其特殊的化學結構，決定了大多數塑料產品都是易燃產品，并且有些材料在燃燒過程中產生融滴，很難撲救。當塑料泡沫點燃時，高分子鏈中的一些弱鏈斷裂降解分解出可燃氣體、CO2，H2O及煙霧等，隨著混合氣體濃度增高，溫度超過其燃燒極限時就會燃燒釋放出大量的熱量，大多數塑料熱分解產物為復雜的氣、液、固三相混合物，有機物的阻燃就是要控制熱分解的產生和發展。
阻燃是一種物理和化學作用，通過生成某些物質吸熱或生成傳熱系數很低的隔熱層來抑制燃燒的化學反應，達到降低、延緩火災蔓延的目的。常見的阻燃方法有：
(1)減少材料中可燃物的含量。在泡沫塑料中加人一定的不燃材料來降低材料的發熱量，可以很好改善材料的燃燒性能，如某些酚醛泡沫由于加人大量無機材料甚至可以達到不燃性A級。
(2)混人阻燃添加劑，抑制材料燃燒的氣態反應。在合成材料時加人添加劑以捕捉燃燒時析出的自由基(OH•)，從而達到阻燃目的。目前常見的阻燃添加劑為鹵系添加劑，鹵系阻燃劑是指在材料中添加含鹵素的阻燃劑，并配以有毒的銻化合物組成鹵一銻阻燃體系，當鹵化物受熱分解時產生活性鹵素基團HX，與自由基作用能有效地改變高聚物的熱氧化過程，從而起到阻燃作用。但是由于鹵素的存在，熱分解生成的鹵化氫可能造成二次污染，因此目前添加金屬氫氧化物是更有效的方法。金屬氫氧化物如Al(OH)3，Mg(OH)2在200℃以上的溫度下吸熱脫水，可以帶走產生的燃燒熱，其脫水生成的氧化物在材料表面形成一道堅固致密的阻燃屏障，起到絕熱防護作用，從而降低燃燒速度、防止火焰蔓延，達到抑制燃燒的目的。
(3)隔絕氧氣，控制熱傳遞的方法。在泡沫塑料表面刷防火涂料，燃燒生成的炭化層能隔絕火焰對材料的接觸，或者粘貼金屬箔(板)，不但可以通過反射減少吸熱量，而且可以阻止泡沫芯材與火焰的直接接觸，起到阻燃的目的。
3.燃燒性能要求
依據建筑防火設計規范的規定，墻面應采用難燃B1級或不燃材料A級，按GB8624一1997規定難燃B1級檢驗項目及要求見表1。
表1大難燃試驗項目及要求
檢驗項目
依據標準
指標
燃燒剩余長度最小值/mm
GB/T8625一88
＞0
燃燒剩余長度平均值/mm
≥150
最高煙氣溫度平均值/℃
≤200
煙尖高度/mm
GB/T8626一88
＜150
煙密度等級
GB/T8627一1999
≤75
對于管道隔熱保溫用泡沫塑料，可按GB8624一1997對特殊用途材料的燃燒性能B1級的規定，如表2所示。
表2 小難燃試驗項目及要求
檢驗項目
依據標準
指標
氧指數
GB/T2406
＞32
平均燃燒時間/s
GB/T8333
≤30
平均燃燒高度/mm
≤250
煙密度等級
GB/T8627一1999
≤75
按照表1檢驗項目進行的檢驗一般稱大難燃試驗，按照表2進行的試驗也叫小難燃試驗。
表3 大難燃試驗數據
產品名稱
燃燒性能
最小剩余長度/mm
平均剩余長度/mm
最高煙氣溫度/℃
煙密度
等級
聚苯乙烯阻燃泡沫塑料板材
420
506
114
29
聚苯乙烯擠塑板芯材
430
495
88
54
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫隔熱板
600
660
108
63
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫板
615
638
119
67
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫板
390
424
125
47
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫板
400
437
129
70
擠塑式聚苯乙烯保溫板
310
349
135
66
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫板
350
449
129
57
聚苯乙烯阻燃泡沫塑料
375
430
124
64
鋁箔覆聚氨酯風管板材
210
253
99
63
聚氨酯鋁箔夾芯風管板材
250
270
89
55
聚氨酯鋁箔夾芯風管板材
300
329
121
73
鋁箱復合隔熱聚氨酷風管板材
275
333
134
52
鋁箔復合酚醛泡沫保溫材料
300
385
83
3
酚醛復合泡沫板
300
333
106
1
尖端酚醛泡沫
345
365
91
3
4．燃燒性能現狀
由于泡沫塑料燃燒性能較差，在應用時通常需要進行阻燃處理，或者與其他材料復合使用，制成復合夾層板、彩鋼板等。與傳統保溫隔熱材料相比；泡沫塑料的燃燒性能相對較差，但是經過阻燃處理或結構防火處理的材料也可以達到國家防火建材標準規定的不同燃燒性能要求。以下是國家防火建材質檢中心對目前市場上泡沫塑料材料的抽檢情況，選擇的主要是PS，PU材料的泡沫板材或管道材料。
表4 小難燃試驗數據
產品名稱
燃燒性能
氧指數
燃燒時間/s
燃燒高度/mm
煙密度等級
聚苯乙烯泡沫板
30.4
10
90
21
擠塑式聚苯乙烯保溫板
29.5
10
120
45
聚苯乙烯阻燃泡沫板
35.0
10
80
20
豪適擠塑聚苯乙烯保溫板
33.8
10
120
41
XPS擠塑式聚苯乙烯保溫板
25.4
10
150
74
聚苯乙烯擠塑泡沫保溫板
30.5
10
110
64
擠塑式聚苯乙烯保溫板
29.7
10
110
72
聚苯乙烯自熄泡沫板
33.0
10
100
33
軟質聚氨酯保溫材料
23.5
/
/
/
軟質聚氨酯塑料
20.7
/
/
/
軟質聚氨酯塑料
24.7
/
/
/
聚氨酯隔熱夾芯板
22.0
16
250
50
聚氨酯保溫風管板材(芯材)
32.4
10
120
72
硬質聚氨酯泡沫塑料
22.8
10
210
72
酚醛泡沫保溫材料
50.5
10
80
4
酚醛泡沫保溫材料
49.5
10
30
1
從上面結果可以看出，不同的產品燃燒性能差異很大，這些材料的燃燒性能不僅與材料自身性能有關，最主要的還與它們的阻燃處理方式有關，即加人的各種阻燃劑、產品的復合結構、粘結劑等。在這些產品中，PS，PU材料只要經過適當處理一般還是可以達到燃燒性能Bl級要求的。從表中還可以看出按照GB/T8625的試驗方法進行燃燒試驗時，多數材料燃燒剩余長度比較大，煙氣溫度也不高，煙密度小于75。但是按照小難燃試驗時，由于氧指數較低，合格率比較小。
5．結束語
由于具有比傳統材料更加優異的建筑性能，泡沫塑料廣泛的應用于建筑物外墻、屋面、樓面、地板、頂棚、隔墻等的保溫隔熱，是新一代理想的建筑節能材料。但是燃燒性能差是它的一大缺陷，通過阻燃處理或與其它材料復合使用的泡沫塑料燃燒性能可以得到有效的改善。在常用泡沫塑料中，如PS，PU，PE，PF泡沫塑料由于合成加工方法不同燃燒性能存在差異，但是通常而言PS泡沫材料的氧指數很低，材料遇熱收縮，不易傳播火焰；PU材料一般產煙量較高，氧指數較低；PE材料氧指數較高，但燃燒易融滴流淌。相比較而言，酚醛泡沫材料的氧指數、煙密度等燃燒性能更好。
氧指數測試的是在氧、氮混合氣流中剛好維持試樣燃燒所需的最低氧氣濃度，但試驗時火焰向下燃燒，這與實際火災中材料的燃燒情況不同，所以用氧指數來評定材料的燃燒性能存在著很大的爭議。從上面的試驗數據也可以看出，PS，PU材料氧指數很難通過，但是做大難燃試驗效果卻很好，如在表3中3，5，6，8號樣品，它們的氧指數分別是32.9，24.8，30.8，26.8。因此，按照GB/T2406-93試驗所得的氧指數與材料的燃燒性能的對應關系，還需做進一步的研究。按照傳統的試驗方法，某些材料按照不同的試驗方法會得出一些相互矛盾的結果，不能如實的反應材料在實際火災中的燃燒特性，因此國家防火建材質檢中心正積極的對其進行探討和研究，并對建筑材料防火分級標準進行修訂，努力為防火建材的良好發展做出應有的貢獻。
標簽： 聚苯乙烯
