泡沫塑料由于具有輕質、保溫等優點,是一種新型的隔熱材料,目前主要用于復合風管、復合板材、地面鋪設物等,它的特點是容重特別小,但有一定強度,缺點是燃燒性能較差、價格貴。泡沫塑料從結構上可分為開孔和閉孔兩種,從剛性不同可分為硬質和軟質泡沫兩種,在建筑中使用的主要是硬質閉孔的泡沫塑料,品種有聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU),酚醛塑料(PF),PVC等。
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:
?。?)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。
?。?)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。
?。?)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。
標簽: 聚苯乙烯