常用有机保温材料燃烧性能研究

中国科技核心期刊

新鲤立蟓柑执

吴镝

（福建省建筑科学研究院，福建福州３５００２５）

摘要：对酚醛板、聚苯乙烯保温板、ＸＰＳ挤塑板、聚氨酯泡沫保温材料、橡塑保温材料等常用的有机保温材料开展单体燃烧试

验研究，获得其燃烧速率增长指数、６００ｓ内总热释放量、６００Ｓ内总产烟量、烟气生成速率指数、火焰横向传播等关键参数，分析各材料的燃烧性能。研究表明：酚醛板、聚苯乙烯保温板、）（】Ｐｓ挤塑板、橡塑保温材料基本属于难燃材料，而聚氨酯泡沫保温材料属于可燃材料或易燃材料。

关键词：燃烧性能：保温材料；单体燃烧中图分类号：ＴＵｌｌｌ．２＋４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１４）０４—００１８—０３

Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｍｍｏｎｏｒｇａｎｉｃｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌ

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０引言

有机保温材料有着大部分无机保温材料无可替代的物理

性能，能够降低建筑的能耗，以满足节能减排的要求。但是，有机保温材料容易在燃烧时放出有害气体１１】。而外墙保温工程一旦发生火灾，火势将很快蔓延至整个建筑，带来严重的后果［２１。因此，保温材料的燃烧性能受到广泛的关注。

１试验装置

试验采用建材制品单体燃烧试验装置（ＳＢＩ）见图１。

目前建筑中常用的有机保温材料有酚醛板、聚苯乙烯保温板、ＸＰＳ挤塑板、聚氨酯泡沫保温材料、橡塑保温材料等，本文选取这些常见的有机保温材料并对其燃烧性能进行试验研

究，分析其燃烧速率增长指数、６００８内总热释放量、６００Ｓ内总产烟量、烟气生成速率指数、火焰横向传播等关键参数，研究常见有机保温材料的燃烧现象，探讨其火灾危险性，为这些材料的使用和生产提供参考。

辅助燃烧

图１建材制品单体燃烧试验装置示意

单体燃烧试验是评估建筑材料暴露在明火条件下所表现

收稿日期：２０１３—１０—１２

作者简介：吴镝，男，１９７１年生，福建福田人，高级工程师，地址：福州

性能的试验方法，是目前用于评价建筑制品燃烧性能等级的主要试验方法之一网。该试验装置通过可以测量试验期间氧气

市杨桥中路１６２号，Ｅ－ｍａｉｈｗｕｄｉＣ两ｊｋｙ．ｃｏｒｎ。

・１８・

浓度、二氧化碳浓度、烟气流量、光通量等关键参数的变化，从

新型建筑材料

２０１４．４

吴镝：常用有机保温材料燃烧性能研究

而获得试样燃烧过程中的燃烧增长率指数（ＦＩＧＲＡ）、热释放

率（㈣、产烟率（跚）、烟气生成速率指数（踟幻ＧＲＡ）等参

数作为判断材料燃烧性能的重要指标。同时，在试验期间可通过观察获得火焰在试样长翼上的传播包邱）。

试验采用的燃气为纯度大于９５％的工业丙烷，试验总时

集中在主燃烧器火焰接触区域附近。聚苯乙烯保温板遇火出现燃烧和熔融现象，熔融滴落物遇火燃烧，并产生大量的烟雾。ＸＰＳ挤塑板遇火熔融，熔融区域仅在受火位置附近，没有

明显的横向蔓延，主要为熔融滴落物的燃烧。聚氨酯保温材料

遇火后剧烈燃烧并产生较大火焰和大量的烟雾，火焰有明显的竖向蔓延现象，同时也有一定程度的横向蔓延，但横向蔓延范围并不大，燃烧部位迅速炭化，材料表面的火焰持续２００ｓ左右后熄灭。橡塑板遇火熔融，迅速燃烧，并产生明显的燃烧现象，火源持续时间约为２０ｓ，没有出现火焰横向蔓延现象，试验过程中产生大量烟雾，材料燃烧后产生脱落物，且脱落物也会继续燃烧，受火位置的试样炭化。

几种常见有机保温材料的ＦＩＧＲＡ曲线见图３。

长为１５６０ｓ，其中试验前３００ｓ为试验准备阶段，该阶段仅点燃辅助燃烧器对燃烧器的基准热释放速率进行测量。３００ｓ时燃气切换至主燃烧器，由主燃烧器引燃试样，并对试样的燃烧性能进行测试。试样暴露于主燃烧器火焰时间为１２６０ｓ。但试验仅在１２００Ｓ内对试样的性能进行评估１４１。

２试验材料

选取酚醛板、聚苯乙烯保温板、Ⅺ）ｓ挤塑板、聚氨酯泡沫保温材料、橡塑保温材料作为试验样品。每组试验样品制成

１０００ｍｍｘｌ５００

ｍｍ和５００ｍｍｘｌ５００ｍｍ的试样各ｌ块，并在

距离底边５０ｍｍ和１００ｍｍ处划一道标记线。试验过程中，将考虑保温材料在实际使用时的安装方式，试样相互垂直安装

于试样架上。橡塑保温材料试样主要用于保温管道，安装时采

用专用胶水粘贴于厚０．８ｍｉｌｌ、密度７８５０ｋｇ／ｍ，的钢板基材表面，基材紧贴背板。其余保温材料的试样安装时紧贴于厚度为

１２

∞

渤㈣珊

酐

咖｛寻姗喜｜

喜！柳㈤

ｍｍ、密度为９００ｋｇ／ｍ３的硅酸钙板基材表面，基材紧贴背

板。试验采用背板均为厚度１２ｍｍ、密度为９００ｋ＃ｍ，的硅酸

钙板。试样的安装方式示意如图２所示。

ｊ００４５０６００

７５０９００时间／ｓ（ｂ）

１０５０１２００１３５０１５００

图３常见有机保温材料的ＨＧＲＡ曲线

由图３可以看出，酚醛板、聚苯乙烯保温板、ＸＰＳ挤塑板的燃烧增长率指数较小。酚醛板遇火后燃烧，燃烧增长率指数迅速增大，但试验过程中没有明显的变化，燃烧持续整个试验过程。聚苯乙烯保温板在试验开始后燃烧增长率指数迅速增

图２试样安装示意

大，由于试验受火后迅速熔融并产生滴落物，试验燃烧持续时间较短，燃烧增长率指数迅速减小，但燃烧滴落物受火后开始

３试验结果及分析

通过对酚醛板、聚苯乙烯保温板、ＸＰｓ挤塑板、聚氨酯泡沫保温材料、橡塑保温材料作为试验样品，分析其燃烧速率增长指数、６００ｓ内总热释放量、６００ｓ内总产烟量、烟气生成速率指数。

在试验过程中，酚醛板的燃烧以炭化为主，产生少量的烟，燃烧持续整个受火过程，但没有出现横向蔓延，燃烧区域

燃烧，使得燃烧增长率指数维持在一定水平，并持续到试验结

束后。ＸＰＳ挤塑板遇火后熔融，试验初期没有明显燃烧现象，燃烧增长率指数为０，随着试验的进行，燃烧滴落物开始燃烧，因此，在试验中期，燃烧增长率指数开始逐渐变大。聚氨酯泡沫保温材料和橡塑保温材料受火后迅速燃烧，燃烧增长率指数迅速增大，随着试验的进行，材料受火位置附近的可燃材料燃烧殆尽，燃烧现象逐渐减弱，燃烧增长率指数迅速降到较

ＮＥＷＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ

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吴镝：常用有机保温材料燃烧性能研究

低的水平。聚氨酯泡沫保温材料的燃烧速率增长指数最大。

烟量和烟气生成速率也最大。依据目前采用的ＧＢ

８６２４—

几种常见有机保温材料的ＳＭＯＧＲＡ曲线见图４。

２０１２《建筑材料及制品燃烧性能分级标准》中对于建筑材料单

体燃烧性能的要求，Ｂ级材料应满足Ｆ／ＧＲＡ啦啪≤１２０Ｗ／ｓ且

ＴＨＲ鲫。≤７．５ＭＪ，Ｃ级材料应满足ＦＩＧＲＡｎ４Ⅶ。＜２５０Ｗ／ｓ且

孤限锄。≤１５

ｎＪ，Ｄ级材料应满足ＨＧＲＡ“ｍ。＜７５０ＶＶ／Ｓ１３］。本次

试验中，酚醛板、ＸＰＳ挤塑板、聚苯乙烯保温板的单体燃烧性

∞蛎∞∞∞弱∞【三ｍ

能能够满足Ｂ级要求，橡塑保温材料可满足Ｃ级的要求，燃５Ｏ烧性能相对较好。而聚氨酯泡沫保温材料无法满足Ｄ级要

３００

４５０

６００

７５０

９００

１０５０

１２００

１３５０

１５００

时间／ｓ

求，燃烧性能最差。

（ａ）

４结论

（１）酚醛板和聚氨酯泡沫保温材料的燃烧以炭化为主；聚苯乙烯保温板和ＸＰＳ挤塑板遇火熔融并产生燃烧滴落物；橡

塑保温材料遇火熔融同时也产生明显的燃烧现象，燃烧脱落物参与燃烧。

瑚㈣啪三㈣鼬伽㈣瑚㈨。

（２）聚氨酯泡沫保温材料和橡塑保温材料遇火后迅速燃

００

４５０６００７５０９００１０５０１２００１３５０１５００

时间／ｓ

烧，尤其是聚氨酯泡沫保温材料在受火后即剧烈燃烧，并产生（ｂ）

大量的烟气。但二者燃烧时，横向蔓延范围并不大。聚氨酯泡图４常见有机保温材料的ＳｊｉＩＯＧＲＡ曲线

沫保温材料的燃烧有明显的竖向蔓延现象。酚醛板的燃烧持

由图４可知，酚醛板受火后即产生烟，且试样的产烟持续续整个受火过程。而聚苯乙烯保温板和ＸＰＳ挤塑板本身以熔

整个试验过程中。聚苯乙烯保温板和ＸＰＳ挤塑板的烟雾主要

融为主，燃烧现象主要为燃烧滴落物的燃烧，烟气也是由滴落来自于试样熔融滴落物的燃烧，因此，在试验中期才开始有烟

物的燃烧产生。

雾产生。聚氨酯泡沫保温材料和橡塑保温材料受火后迅速产

（３）依据目前采用的ＧＢ８６２４－－２０１２中对于材料单体燃

生大量的浓烟，试验一开始，其烟雾生成速率即迅速升高。随烧性能的要求，本次试验中的酚醛板、ＸＰＳ挤塑板、聚苯乙烯

着试验进行，材料的燃烧现象结束，试样的烟雾生成速率也迅

保温板和橡塑保温材料可满足Ｂ和Ｃ级的要求，而聚氨酯泡速在试验结束时降低至Ｏ。

沫保温材料无法满足Ｄ级要求。常用有机保温材料中，酚醛几种常见有机保温材料燃烧性能的主要指标见表１。

板、聚苯乙烯保温板、ＸＰＳ挤塑板、橡塑保温材料基本属于难表１

常见有机保温材料燃烧性能比较

燃材料，而聚氨酯泡沫保温材料属于可燃材料或易燃材料。但试样微哪微哪怒。Ｓ脚ＭＯＧｓ２）ＲＡ勰

由于试验选取的试样较少，无法代表该种类的所有材料，实际

使用中对于保温材料的阻燃处理可极大程度地改善其燃烧性

能，因此，在今后的研究中可进行更为大量且全面的试验对常用保温材料的燃烧性能进行研究。

参考文献：

…Ｉ

赵成刚．泡沫保温材料燃烧特性及安全性评价研究【Ｄ】．重庆：重庆大学，２００５．

注：ＦＩＧＲＡｏａⅦ和ＦＩＧＲＡ“Ｗ为试样总热释放量达到０．２ＭＪ和０．４

哪后，试样燃烧增长速率指数的最大值；ｍＲ。。为试样受火后６００

ｓ

【２】张阳．合物材料燃烧性和阻燃性的研究【Ｄ】．广州：华南理工大学，

内的总热释放量；ＹＳＰ。ｏ。为试样受火后６００Ｓ内的总产烟量。

２０１２．

从表１可以得知，这组试验中酚醛板和挤塑板的燃烧增【３】ＧＢ８６２４－－２０１２，建筑材料及制品燃烧性能分级【Ｓ】．长指数较小，６００ｓ内的总热释放量也较小，这２种材料６００Ｓ［４】ＧＢ／Ｔ２０２８４－－２００６，建筑材料或制品的单体燃烧试验【Ｓ】．

内的产烟量和烟气生成速率均较小，且燃烧性能较好。而聚氨Ａ

酯泡沫保温材料的燃烧性能较差，其燃烧增长率指数最大，产

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新型建筑材料

２０１４．４

常用有机保温材料燃烧性能研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

吴镝， WU Di

福建省建筑科学研究院,福建福州,350025新型建筑材料

New Building Materials2014,41(4)

1.赵成刚 泡沫保温材料燃烧特性及安全性评价研究 20052.张阳 合物材料燃烧性和阻燃性的研究 20123.建筑材料及制品燃烧性能分级4.建筑材料或制品的单体燃烧试验

引用本文格式：吴镝.WU Di 常用有机保温材料燃烧性能研究[期刊论文]-新型建筑材料 2014(4)