用于建筑外墻用的保溫材料主要有3種,一種是以礦物棉和玻璃棉為主的無機保溫棉材料,通常認定為不燃性材料;一種是以膠粉聚苯顆粒保溫漿料為主的有機無機復合保溫材料,通常認定為難燃性材料;另一種是以聚苯板(熱塑性)、聚氨酯(熱固性)和酚醛為主的有機保溫材料,通常認定為可燃性材料。接下來簡單介紹一下保溫材料的熱分解與燃燒特點:
?。?)保溫棉材料不燃材料的燃燒特點:
通常在常溫條件下(25℃左右)它們的導熱系數(shù)通常在0.036~0.041W/(m?K)之間,其本身屬于無機質(zhì)硅酸鹽纖維,是不可燃的,但在加工的過程中,有時需要加入有機粘結(jié)劑或者加入添加物,這些對制品的燃燒性能會產(chǎn)生影響。因此,巖棉、礦渣棉制品的燃燒性能取決于其中可燃性粘結(jié)劑的多少。
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?。?)膠粉聚苯顆粒的熱分解與燃燒特點:膠粉聚苯顆粒保溫漿料是一種有機無機復合的保溫隔熱材料,聚苯顆粒的體積大約在80%左右,導熱系數(shù)為0.06W/(m?K),燃燒等級為B1級,屬于難燃材料。膠粉聚苯顆粒在受熱過程中,通常包含的聚苯顆粒會軟化并熔化,但不會發(fā)生燃燒。由于聚苯顆粒被無機材料包裹,其熔融后將形成封閉的空腔,此時該保溫材料的導熱系數(shù)會較低、傳熱較慢,受熱全過程材料體積變化率為零。
(3)聚苯乙烯的熱分解與燃燒特點:
聚苯乙烯泡沫材料是熱塑性高分子保溫隔熱材料,導熱系數(shù)為0.041W/(m?K)。受到高溫時,通常發(fā)生軟化和熔化。聚苯板70~98℃就會產(chǎn)生變形,差異取決于選用配方和后處理方法,玻璃化溫度為100℃。聚苯乙烯是由碳氫元素組成的,本質(zhì)上是易燃燒的,沒有經(jīng)過阻燃處理,氧指數(shù)為18%;燃燒時釋放熱量較大,同時產(chǎn)生大量的煙,燃燒時收縮、熔化,導致外保溫系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生空腔,轟燃狀態(tài)下燃燒劇烈,燃燒的滴落物具有引燃性。
?。?)聚氨酯的熱分解與燃燒特點:
硬質(zhì)泡沫聚氨酯是一種高分子熱固性保溫隔熱材料,導熱系數(shù)為0.024W/(m?K),在外墻用有保溫材料中是好的。聚氨酯一般在202℃以下是不會分解的,用ASTMD1929測定聚氨酯泡沫的點燃溫度為強制點燃溫度310℃,自燃溫度415℃;聚氨酯泡沫本質(zhì)上屬于易燃材料,在沒做阻燃處理時氧指數(shù)為16.5%;熱固性材料在受熱時通常分解出易燃氣體,燃燒后形成炭化層,熱分解和燃燒的產(chǎn)物主要有氰化氫、CO、異氰酸酯等,對聚氨酯燃燒的毒性研究也比較多。
(5)酚醛樹脂的熱分解與燃燒特性酚醛樹脂泡沫材料是保溫材料之一,導熱系數(shù)為0.025W/(m?K)。該材料遇到火源時不易燃燒,在400℃以上時只是灼燒或陰燃,沒有火焰。除去了火源后可能會陰燃一段時間,散發(fā)的煙量很小,幾乎成炭。但關(guān)于其燃燒毒性的研究較少,報道的數(shù)據(jù)也不全是。酚醛樹脂泡沫材料是目前有機保溫中阻燃性能較好的一種材料。
外墻外保溫系統(tǒng)采用不燃性材料或不具有傳播火焰的難燃性材料時,外墻外保溫系統(tǒng)不存在防火安全性的問題。但是,在我國目前的技術(shù)條件下,聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墻外保溫系統(tǒng)中的使用為廣,這是產(chǎn)生外保溫系統(tǒng)防火安全性問題的起因。因此,隨著此類可燃有機保溫材料的大面積應(yīng)用和使用厚度的不斷增加,建筑外墻火災(zāi)或火災(zāi)的蔓延問題應(yīng)引起人們的重視。