擠塑聚苯板密度和阻燃劑含量對其燃燒性能的影響

■ 朱光偉 洪川 王鈞楠 王宏輝 鐘奇鳴 浙江中聯(lián)消防產(chǎn)品質(zhì)量檢測有限公司

擠塑聚苯板通常也稱為擠塑板（XPS 板），主要以聚苯乙烯顆粒為原料，采用高溫混煉擠塑成型方法制造的輕質(zhì)板材。具有極佳的保溫隔熱性能、高抗?jié)裥阅堋O低的吸水性、良好的隔音性能、高抗壓強(qiáng)度等性能[1]，因此被廣泛應(yīng)用于建筑物保溫、地面凍脹控制、中央空調(diào)通風(fēng)管道、高速鐵路路基等。

聚苯乙烯保溫材料極易著火且蔓延速度快，一旦發(fā)生火災(zāi)容易造成較大的財產(chǎn)損失，具有很高的火災(zāi)危險性，因此建筑上使用的擠塑聚苯板，都需要添加一定的阻燃劑。但阻燃劑的添加并非越多越好，一方面是成本的原因，另一方面，阻燃劑含量越高，擠塑板著火后煙氣毒性也就越大，因此阻燃劑需要根據(jù)材料的燃燒性能指標(biāo)合理添加。本文采用的阻燃劑為六溴環(huán)十二烷，研究了不算密度的擠塑聚苯板在不同阻燃劑添加量的情況下，氧指數(shù)、熱釋放速率燃燒性能指標(biāo)的變化情況。

一、試驗方法及設(shè)備

本實驗的燃燒性能指標(biāo)有：①氧指數(shù)OI，測試方法按GBT 2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為 第2部分室溫試驗》，測試儀器設(shè)備JF-3 氧指數(shù)測定儀。

②FIGRA0.4MJ 燃燒增長速率指數(shù)、THR600 最初600秒內(nèi)的總熱釋放量，按照GBT 20284-2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗》，DT-2建材制品單體燃燒試驗裝置（SBI）。

③單位面積熱釋放速率的最大值單位面積的放熱總量，按GBT 16172-2007《建筑材料熱釋放速率試驗方法》，JCZ-2建材熱釋放速率試驗裝置。

二、試驗結(jié)果

（一）阻燃劑含量對樣品燃燒性能的影響

圖1—3分別為樣品表觀密度28kg/m3、30kg/m3及32kg/m3對應(yīng)的燃燒性能實驗曲線，三條曲線的變化情況大致相似，隨阻燃劑含量的增加，樣品的氧指數(shù)升高，單體燃燒實驗的性能指標(biāo)FIGRA0.4MJ 及THR600 在阻燃劑處于0—4%的范圍為，隨阻燃劑的添加，該兩項數(shù)值迅速下降，特別是THR600 從60—70的范圍內(nèi)降低到個位數(shù)，但隨阻燃劑含量的繼續(xù)增加，阻燃劑對燃燒性能的影響的邊際效應(yīng)明顯下降。在4%—8%的阻燃劑添加范圍內(nèi)，F(xiàn)IGRA0.4MJ 及THR600 下降的幅度不大。熱釋放速率試驗的兩個指標(biāo)隨著阻燃劑的含量增加，也表現(xiàn)出數(shù)值降低的趨勢，同樣在4% 出現(xiàn)了變化的拐點，但變化趨勢，不如FIGRA0.4MJ 及THR600的變化那么明顯。

圖1 28kg/m3樣品燃燒性能曲線

圖2 30kg/m3樣品燃燒性能曲線

圖3 32kg/m3樣品燃燒性能曲線

（二）表觀密度對樣品燃燒性能的影響

圖4—6分別是阻燃劑添加在0%、4%、8%的情況下，燃燒性能曲線。從圖中可以看出，隨樣品表觀密度的增加，氧指數(shù)均有一定的上升，但變化趨勢并不明顯。其他四項燃燒性能，隨著表觀密度的增加，單位體積的樣品質(zhì)量增加，燃燒反應(yīng)的化學(xué)能提高，F(xiàn)IGRA0.4MJ、THR600 均上升。特別是在阻燃劑含量為0的情況下，化學(xué)能總量對燃燒性能的影響尤其明顯（圖4）。隨著阻燃劑含量的添加，弱化了樣品由于質(zhì)量增加導(dǎo)致的燃燒性能下降，因此在4%、8%的阻燃劑添加情況下，熱釋放的總量和速率得到了抑制。

圖4 阻燃劑含量0%的燃燒性能曲線

圖5 阻燃劑含量4%的燃燒性能曲線

圖6 阻燃劑含量8%的燃燒性能曲線

三、討論

從本次的試驗結(jié)果看，阻燃劑的含量對樣品的燃燒性能的影響較大，而密度對燃燒性能的影響相對小。

對于實際的使用情況，在相同的工藝情況下，表觀密度與樣品的導(dǎo)熱系數(shù)有十分密切的聯(lián)系，隨著表觀密度的增加，樣品的導(dǎo)熱系數(shù)降低，節(jié)能保溫的效果也較好[2]。因此，需要根據(jù)具體的保溫?zé)峁ぴO(shè)計要求及建筑防火規(guī)范的要求，選用合適阻燃劑添加量。根據(jù)GB 8624-2012 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，阻燃保溫板可分為B1 和B2 兩大類，其燃燒性能的要求如表1所示。對于需滿足B2級要求的保溫板，氧指數(shù)要求在26 以上，對于3個密度的阻燃板，添加4%的阻燃劑即可。對于需滿足B1級的，密度28kg/m3的擠塑板需要添加8%的阻燃劑，而密度30 和32 kg/m3的擠塑板根據(jù)實測結(jié)果，在6%的阻燃劑含量添加下，氧指數(shù)超過30，且FIGRA0.4MJ 及THR600S 均滿足要求，因此對于密度30 和32 kg/m3的擠塑板6%的阻燃劑含量可滿足B1級別的要求。

表1 燃燒性能分級

四、結(jié)語

樣品的表觀密度對阻燃性能有一定影響，高密度較低密度的氧指數(shù)提高，但其他燃燒性能指標(biāo)下降。阻燃劑添加量在4% 以內(nèi)時，對樣品的阻燃效果影響較大，添加量超過4%阻燃效果降低。