丙綸地毯煙密度的試驗研究

王平

（中國人民武裝警察部隊學院，河北廊坊065000）

丙綸地毯煙密度的試驗研究

王平

（中國人民武裝警察部隊學院，河北廊坊065000）

采用SCY-1型建筑材料煙密度測定儀，按照GB/T 8627-2007的方法測定丙綸地毯燃燒過程中煙密度的變化。為了考察水及S-100-AB-DW水系滅火劑對材料產煙量的影響，把丙綸地毯用水及S-100-AB-DW水系滅火劑浸泡后，做了對比試驗。結果表明，浸水后的材料開始產煙的時間延遲，浸了S-100-AB-DW水系滅火劑的材料開始產煙的時間提前。水及S-100-AB-DW水系滅火劑都會使最大煙密度和總產煙量增大，但后者影響更顯著。

丙綸地毯；煙密度；試驗研究

地毯是一種軟性鋪裝材料，除了具有裝飾作用，還有保溫、吸音和防滑等功能［1］，常鋪設于酒店賓館、家庭住宅、各種場館、辦公寫字樓以及公共娛樂等場所和各類交通工具的地面［2］，在建筑物的內部裝飾裝修及日常生活中扮演著非常重要角色，但是未經阻燃處理的地毯有很大的火災危險性，地毯燃燒時，會放出大量有毒的煙氣，嚴重威脅火場人員的生命安全［1］。丙綸地毯是我國化纖地毯的主要品種，在國內占有相當高的市場份額［3］，丙綸地毯耐磨、抗污、易清洗，其主要成分聚丙烯纖維是一種易燃的化學纖維，制作地毯的背襯用膠大部分也是易燃的高分子乳膠，所以丙綸地毯具有易燃性，其極限氧指數是18，著火溫度為570℃。而且，丙綸地毯燃燒產生的煙氣有毒性、刺激性和腐蝕性，不但影響人們疏散和逃生，還會使人中毒窒息死亡［4］。而撲救火災所用的水或其他滅火劑會對材料的產煙性造成不同的影響。本實驗研究了水及S-100-AB-DW水系滅火劑對丙綸地毯產煙性的影響。

1　實驗

1.1主要材料與儀器

主要材料:丙綸地毯，尺寸為（25.4 mm）×（25.4 mm）×（6.2 mm），試樣表面平整，無飛邊、無毛刺［5］。

自來水，水系滅火劑S-100-AB-DW（廊坊鎰安消防公司生產）。

儀器:SCY-1型建筑材料煙密度測定儀（南京上元儀器廠生產），主要部件有樣品支架、光電系統、點火系統、記時裝置、煙箱等。

1.2試驗原理

由光源射入測量空間的光束強度的衰減服從Lambert定律。

1.3試驗方法

依據GB/T 8627-2007規定的技術條件，應用SCY-1型建材煙密度測定儀測定丙綸地毯煙密度值［5］。試驗中，采用液化石油氣火焰點火，調節燃氣壓力為2×105Pa，試驗時間4 min，期間每隔1 s記錄一個數據，繪制曲線，最大煙密度（MSD）值為曲線最高點對應的值。每個樣品平行做3次試驗，取平均值。

同時記錄丙綸地毯燃燒出現的現象，如出現火焰的時間、火焰熄滅的時間、安全出口標志由于煙氣積累而變模糊的時間等。

為了對比水及水系滅火劑對材料發煙性能的影響，做了三組對照試驗［6］。一組不加滅火劑，另外一組加入2 mL水浸泡100 s，第三組加入2 mL S-100-AB-DW滅火劑浸泡100 s。

試驗時應注意嚴格控制條件［7-8］:

（1）溫度控制在（23±2）℃，濕度控制在（50±5）%。

（2）燃燒室內外應處于相同的大氣壓下。

（3）定期檢驗光測裝置。

（4）每次試驗開始前都用計量過的濾光片來校準儀表。

2　實驗結果及分析

2.1燃燒性能對比分析

燃燒過程中出現的典型現象見表1。

表1　丙綸地毯燃燒性能

（1）加水浸泡后丙綸地毯的開始產煙時間延遲104 s，而加S-100-AB-DW水系滅火劑浸泡的材料開始產煙時間提前3 s。加水浸泡后丙綸地毯的開始產煙時間延遲，原因是水的沸點為100℃，比PP的分解溫度低得多，水氣化吸收大量的熱，降低丙綸地毯的溫度，延遲地毯的熱分解和燃燒過程。而S-100-ABDW水系滅火劑是多種成份組成的滅火劑，有發泡劑、增稠劑、阻燃劑、穩定劑等。和水相比，S-100-AB-DW水系滅火劑可以提高水的滲透能力和潤濕能力，增加水的黏度，降低水的表面張力，在材料表面和內部停留的時間延長，更不易蒸發出來。浸泡S-100-AB-DW水系滅火劑的材料開始產煙提前3 s，說明水的蒸發過程和熱分解過程是同時進行的。

（2）干材料和浸水的材料都是在試驗結束外加的液化石油氣的火焰熄滅以后熄滅的，而浸泡S-100-AB-DW滅火劑的丙綸地毯134 s火焰就開始熄滅，是由于S-100-AB-DW水系滅火劑在材料中停留時間延長，其滅火和阻燃效果均好于水，從而使火焰較快熄滅。

（3）干材料始終沒有出現安全出口標志變模糊的現象，說明其燃燒過程中產煙量較小。而浸水的材料217 s出現安全出口標志變模糊的現象，浸泡S-100-AB-DW滅火劑的丙綸地毯98 s出現安全出口標志變模糊的現象，因為浸泡S-100-AB-DW滅火劑的丙綸地毯發生的是不完全燃燒，生成了更多的碳粒子，產煙速率較快，所以安全出口標志變模糊的時間較短。

2.2產煙性能對比分析

三組材料的煙密度曲線如圖1。

圖1　丙綸地毯燃燒的煙密度曲線

曲線與時間軸所圍的面積為總的產煙量，曲線與時間軸所圍面積與曲線圖的總面積的商，再乘以100，為試樣的煙密度等級［5］，具體數據見表2。

表2　丙綸地毯的產煙性能

選取幾個主要的參數進行分析:

（1）最大煙密度及達到最大煙密度時間

加水和加S-100-AB-DW水系滅火劑浸泡后丙綸地毯的最大煙密度分別增加了261.5%和240.7%，達到最大煙密度時間分別推遲了198 s和200 s。

（2）總產煙量和煙密度等級

加水浸泡后丙綸地毯的總產煙量和煙密度等級增大了60.18%，而浸泡S-100-AB-DW水系滅火劑的材料總產煙量和煙密度等級增大了245.9%。

聚丙烯纖維是丙綸地毯的主要成分。其熔點為160～175℃，分解溫度為350℃，由于其分子鏈上含有氫及大量不穩定的叔碳原子，所以易于發生熱降解，熱降解的活化能為23.958 kJ/mol［9］。當溫度繼續升高時，聚丙烯纖維會發生熱分解使其中的大多數鍵發生斷裂，生成小分子量的氣態產物，如氫氣、甲烷、乙烷、丙烯，還有甲基丁烯、戊烷等，在足夠氧和外部火源作用下就會被引燃，燃燒產生二氧化碳、水，還有一些不完全燃燒產物如一氧化碳，同時生成含碳的固態殘余物，部分高聚物的碎片或固體顆粒形成煙［10］，水使得聚丙烯纖維的升溫速率減慢，不完全燃燒產物生成量增加，但是由于水變成水蒸氣可以沖淡煙霧和可燃氣體，在一定程度上起到消煙作用。所以，加水浸泡會使丙綸地毯的總產煙量和煙密度等級增大，但影響程度不如S-100-AB-DW水系滅火劑大。

S-100-AB-DW水系滅火劑和水相比，可使水的表面張力降低、滲透能力和潤濕能力增強、黏度增大，在燃燒體系停留的時間延長。浸泡S-100-AB-DW水系滅火劑的材料未發生充分氧化熱解和燃燒，生成了更多的不完全燃燒產物，所以會使最大煙密度、總產煙量和煙密度等級大幅度增大。

3　結論

通過煙密度測定結果的對比可以看出不同滅火劑對丙綸地毯產煙量影響是不同的。滅火效果好的滅火劑抑煙效果不一定好。相同條件下，水浸泡過的丙綸地毯開始產煙的時間延遲，而S-100-AB-DW水系滅火劑浸泡過的丙綸地毯開始產煙的時間提前。

水和S-100-AB-DW水系滅火劑都會使丙綸地毯的總產煙量和煙密度等級增大，但S-100-AB-DW滅火劑的影響更顯著。相對于S -100-AB-DW水系滅火劑，丙綸地毯發生火災時用水撲救，有利于消防人員救援和火場人員的安全疏散。但在實際火災中煙密度不僅取決于材料的性質，還與火場環境條件及建筑物的結構有關，需綜合考慮。

［1］徐曉杰，周杰.不同條件下地毯燃燒性能的試驗研究［J］.武警學院學報，2012，28（8）:13-14.

［2］龍國鋒.幾種常用地毯材料的燃燒性能分析［J］.湖北警官學院學報，2015（12）:116-121.

［3］劉玉莉，錢以宏.國內地毯業的現狀及PTT地毯產品前景分析［J］.合成纖維，2002，31（3）: 14-17.

［4］杜文鋒.消防燃燒學［M］.北京:公安大學出版社，2003.

［5］公安部四川消防研究所.GB/T 8627-2007建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法［S］.北京:中［6］陳伯輝.典型內裝修材料煙密度的實驗研究［J］.福建工程學院學報，2011，9（6）:531-534.

國標準出版社，2007.

［7］趙俠，鄔玉龍.建材煙密度測定結果的影響因素分析［J］.中國建材科技，2010（3）:5-6.

［8］姚春，徐剛.試驗設備對電纜燃燒煙密度測試結果的影響［J］.特種橡膠制品，2000，21（5）：35-38.

［9］呂明福，劉濤，張師軍.聚丙烯的熱降解和燃燒行為［J］.合成樹脂及塑料，2007，24（6）：14 -17

［10］李建軍，歐育湘.阻燃理論［M］.北京:科學出版社，2013.

EXPERIMENTAL STUDIES ON SMOKE DENSITY OF PP CARPET

WANG Ping
（Department of Fire Protection Engineering，Chinese People's Armed Police Forces Academy，Langfang Hebei 065000，China）

The smoke density of PP carpet in combustion process were measured by SCY-1 building smoke density tester according to GB/T 8627-2007 method.Smoke densities of PP carpet were compared after adding water and S-100-AB-DW water-based extinguish agent respectively.Results show that，smoke emerging starting time has been prolonged for materials soaked in water，while it has been shortened for materials soaked in S-100-AB-DW water-based extinguish agent.The total smoke productions and smoke density ratings（SDR）all increased for both and these two parameters increased significantly for PP carpet soaked in S-100-AB-DW water-based extinguish agent.

PP carpet，smoke density，experiment studies

TS106.5

B

10.3969/j.issn.1672-500x.2016.03.006

1672-500X（2016）03-0023-03

2016-07-08

王平（1971-），女，河北人，碩士，副教授，主要從事火災燃燒及控制等方面的研究。