不同試驗(yàn)條件下聚氨酯泡沫的燃燒性能表現(xiàn)

1、不同試驗(yàn)條件下聚氨酯泡沫的燃燒性能表現(xiàn) 文：趙成剛（國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）     （四川省都江堰市外北街266號(hào)，611830） 搞要：本文介紹了聚氨酯材料的質(zhì)量現(xiàn)狀，并以多個(gè)燃燒性能參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)硬質(zhì)和軟質(zhì)聚氨酯材料及其復(fù)合制品的燃燒性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了熱釋放速率、火焰蔓延、煙氣毒性和煙密度等級(jí)參數(shù)，從應(yīng)用的角度闡述了該類該類材料的火災(zāi)特性及今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：聚氨酯泡沫，防火性能，防火性能分級(jí)，熱釋放速率，煙密度，煙氣毒性1  前言    聚氨酯泡沫塑料是

2、以聚酯或聚醚樹脂為主要原料，加入一定比例的發(fā)泡劑、阻燃劑等助劑發(fā)生交聯(lián)后應(yīng)而形成的開孔泡沫制品，按形態(tài)可分為軟泡和硬泡兩大類。由于聚氨酯泡沫塑料具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快，特別是在美國、歐洲、日三等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，我國的泡沫塑料工業(yè)起步較晚，但隨著人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)不斷搞高，其良好的保溫絕熱性能和回彈、吸音等性能，使其已經(jīng)在建筑裝飾裝修行業(yè)、家具制造和保溫制冷行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，成為我國化工產(chǎn)業(yè)中重要的組成部分。由于聚氨酯泡沫塑料在保溫、隔熱、隔音等方面具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛地應(yīng)用于各種大型公共設(shè)施和高級(jí)賓館、飯店。但是，雖然聚氨酯泡沫塑料具

3、有許多優(yōu)良的性能，其燃燒性能差卻是不容忽視的缺陷，這在很大程度上限制了它在建筑物中的使用。聚氨酯泡沫塑料由于自身的特點(diǎn)，在有火源的情況下容易被點(diǎn)燃，火焰?zhèn)鞑パ杆伲⑶野殡S大量的煙氣產(chǎn)生，有“固體燃料”的別稱。國內(nèi)近幾年的不少火災(zāi)都是因?yàn)樾』鹪匆季郯滨ヅ菽破吩斐苫馂?zāi)迅速擴(kuò)大，形成群死群傷的惡性事故。因此，在實(shí)際應(yīng)用中聚氨酯泡沫塑料的燃燒特性和火災(zāi)危險(xiǎn)性越來越受人們的關(guān)注。2  阻燃性能評(píng)價(jià)方法    對(duì)建筑材料和制品的燃燒性能評(píng)價(jià)方法很多，基地不同規(guī)模和不同原理的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也很多，對(duì)同一制品的評(píng)價(jià)可能有不同的表現(xiàn)。總體來說，對(duì)建材制品的阻燃防火性能主要評(píng)

4、價(jià)以下參數(shù)：可點(diǎn)燃性（可燃性）、火焰蔓延性、產(chǎn)煙性能、煙氣毒性、熱釋放性。這些性能對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法較多，如評(píng)價(jià)材料的可點(diǎn)燃性主要有g(shù)b/t8626可燃性試驗(yàn)方法和gb/t2406的氧指數(shù)法，gb/t8626主要考察制品在常溫常用態(tài)下能否被小火焰點(diǎn)燃，是社會(huì)大眾最常用的標(biāo)準(zhǔn)方法。氧指數(shù)是評(píng)價(jià)材料阻燃程度的試驗(yàn)方法。常見的阻燃性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)和分級(jí)評(píng)價(jià)方法見表1。                    &#

5、160;                            表1 阻燃性能評(píng)價(jià)方法項(xiàng)目性能標(biāo)準(zhǔn)  試驗(yàn)方法可燃性（可點(diǎn)燃性）gb/t8626；gb/t2406火焰蔓延性gb/t8625；gb/t8333；gb/t20284產(chǎn)煙性能gb/t8627；gb/t20284煙氣毒性gb/t20285熱釋放性gb/

6、t16172；gb/t20284 分級(jí)方法建材燃燒性能分級(jí)體系gb 8624-2006/分為a1、a2、b、c、d、e、fgb 8624-1997/分為a、b1、b2、b3阻燃制品分級(jí)體系gb 20286-2006/分為a2、b、c、d和阻燃1級(jí)、阻燃2級(jí)    對(duì)聚氨酯泡沫的防火阻燃性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)同樣需要采用不同的方法測(cè)試以上5項(xiàng)性能指標(biāo)，并可依據(jù)相關(guān)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，針對(duì)聚氨酯泡沫的質(zhì)量現(xiàn)狀，我們尋求了部分樣品分別進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果能反映泡沫材料的實(shí)際現(xiàn)狀。3  聚氨酯泡沫的燃燒性能    聚氨酯

7、泡沫按形態(tài)分主要有硬泡和軟泡，按合成樹脂分為聚氨酯（pu）和聚異氰酸酯（pir）泡沫。用于建筑材料保溫隔熱用主要為硬泡，用于吸音、家具沙發(fā)的為軟泡。我們選取了經(jīng)過不同程度阻燃的pu軟泡、pu硬泡和pir硬泡材料及制品進(jìn)行上述試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。                             

8、60;                         表2序號(hào)材料/厚度試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果gb8624分級(jí)gb20286分級(jí)   1   普通pu軟泡/25gb/t 872779未達(dá)到b1級(jí)gb/t 240618.2%b3級(jí)gb/t 8626損毀長度150b3級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高

9、煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=10210w/sf級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值1200w阻燃1級(jí)不合格   2   普通pu軟泡/50gb/t 872779未達(dá)到b1級(jí)gb/t 240618.2%b3級(jí)gb/t 8626損毀長度150b3級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=11314w/sf級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值1200w阻燃1級(jí)不合格&#

10、160;  3   普通pu軟泡表面包裹致密玻璃纖維布/25gb/t 2406gb/t 872766達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為260最高煙氣溫度123b1級(jí)gb/t 20284figra=112w/sb級(jí)b級(jí)gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值98w阻燃1級(jí)   4   后期阻燃劑浸泡阻燃pu軟泡/25gb/t 240628.3%達(dá)到b2級(jí)gb/t 872773達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度

11、150b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=1029w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值567w阻燃1級(jí)不合格   5   后期阻燃劑加倍浸泡阻燃pu軟泡/25gb/t 240628.9%達(dá)到b2級(jí)gb/t 872771達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=587w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2

12、gb/t 16172熱釋放速率峰值345w阻燃1級(jí)不合格   6   阻燃軟泡-1/25gb/t 240630.5%達(dá)到b2級(jí)gb/t 872764達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為160最高煙氣溫度124達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=654w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值345w阻燃1級(jí)不合格   7   阻燃軟泡-2/25gb/t 240632.5%達(dá)到b2級(jí)

13、gb/t 872869達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為160最高煙氣溫度134達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=462w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值275w阻燃1級(jí)不合格   8   普通pu硬泡/25gb/t 240620.6%未達(dá)到b2級(jí)gb/t 872782未達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150未達(dá)到b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=1954w

14、/sf級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值1250w阻燃1級(jí)不合格   9   阻燃pu硬泡/25gb/t 240628.5%達(dá)到b2級(jí)gb/t 872771達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150達(dá)到b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為0最高煙氣溫度200未達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=850w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值224w阻燃1級(jí)不合格   10   

15、;pu硬泡/50gb/t 240627.5%達(dá)到b2級(jí)gb/t 872762達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150達(dá)到b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為160最高煙氣溫度120達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=692w/se級(jí)不合格gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值224w阻燃1級(jí)不合格   11   雙面復(fù)合鋁箔pir硬泡-1/25gb/t 2406gb/t 872771達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150達(dá)到b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為210最高煙氣溫度115達(dá)

16、到b1級(jí)gb/t 20284figra=87w/sb級(jí)b級(jí)gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值113w阻燃1級(jí)合格   12   雙面復(fù)合鋁箔pir硬泡-1/25gb/t 2406gb/t 872768達(dá)到b1級(jí)gb/t 8626損毀長度150達(dá)到b2級(jí)gb/t 8625燃燒剩余長度為240最高煙氣溫度117達(dá)到b1級(jí)gb/t 20284figra=154w/sc級(jí)c級(jí)gb/t 20285危險(xiǎn)級(jí)wxt2t2gb/t 16172熱釋放速率峰值163w阻燃1級(jí)不合格4  結(jié)果分析 &

17、#160;  聚氨酯材料及其制品的燃燒性能現(xiàn)狀從以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得以了解。硬質(zhì)聚氨酯泡沫作為建筑絕熱保溫材料已經(jīng)有多年應(yīng)用，以此為主要原料而制作的復(fù)合建材制品品種也較多，質(zhì)量有好有壞，但從技術(shù)能力上能夠?qū)⒂才菥郯滨ヅ菽破返娜紵阅芴岣叩絞b8624-2006規(guī)定的c級(jí)以上。而聚氨酯軟泡在建筑物裝飾裝修時(shí)的應(yīng)用除了作為墻體吸音材料使用外，更多的是應(yīng)用在家具組件上，這從是以前消防管理比較薄弱的地方，因此軟質(zhì)聚氨酯泡沫的防火安全性能比較堪憂。從以上的數(shù)據(jù)可以看到，新舊版本的gb8624分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同一材料可能有不同的等級(jí)判定。聚氨酯泡沫由于含可燃的碳?xì)滏湺?、密度小、比表面積大、遇火會(huì)迅速

18、燃燒并分解，產(chǎn)生大量有毒煙霧，特別是聚氨酯軟泡開孔率較高，可燃成分較多，燃燒時(shí)由于較高的空氣流通性供給氧氣，且不易自熄，會(huì)造成火勢(shì)的迅速擴(kuò)大，因此其燃燒行為主要表現(xiàn)在著火快、蔓延快、燃燒煙氣多的特點(diǎn)，泡沫受熱后會(huì)很快分解釋放出可燃揮發(fā)物，造成受火初期的表面迅速燃燒，即便是阻燃處理較好，氧指數(shù)較高的泡沫同樣也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，因此在進(jìn)行g(shù)b/t20284單體燃燒sbi試驗(yàn)時(shí)，熱釋放速率指數(shù)較高的現(xiàn)象，由此獲得的燃燒性能等級(jí)也不高。但同樣材料按老gb 8624進(jìn)行難燃性試驗(yàn)還能獲得較好的b1級(jí)。因?yàn)閮蓚€(gè)主要的試驗(yàn)方法的原理不同，gb/t20284試驗(yàn)主要考察燃燒過程的熱釋放大小同時(shí)間的關(guān)系，而gb/t8625試驗(yàn)則強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)10分鐘后樣品的的狀態(tài)。了解了試驗(yàn)的原理和考察著重點(diǎn)后，就能理解當(dāng)對(duì)泡沫進(jìn)行表面復(fù)合后，會(huì)在一定程度上提高整個(gè)制品的燃燒性能等級(jí)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來分析，經(jīng)過阻燃處理的聚氨酯泡沫表面復(fù)合鋁箔、彩鋼板或者無機(jī)板后制成的復(fù)合建材制品的燃燒性能等級(jí)是比較理想的。聚氨酯泡沫的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)的一個(gè)方面是煙密度很大，煙氣生成率很大，從以上數(shù)據(jù)來看，無論是怎么樣的處理和復(fù)合，煙密度都很大。按gb/t20284測(cè)試時(shí)，會(huì)同時(shí)測(cè)量煙氣生成率指數(shù)smogra，每種樣品的smogra值都很大，為最低附加分