常見的保溫材料燃燒熱值分析

劉 歡 劉 濤 龍志凡

（新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市 830013）

0 引言

近年來，我國建筑業獲得了突飛猛進的發展，并且在城市化發展的進程中，城市建筑逐漸趨于高層化發展、現代化發展，與此同時建筑的節能與安全問題也是建筑業需要重視的關鍵問題。保溫材料是建筑物中的關鍵材料之一，同時也是建筑御寒的重要材料。但是，在日常生活中因建筑物的保溫材料而引發的火災事故頻頻發生，對現代建筑的居住人員造成較大的生命和財產威脅，保溫材料已成為一類新的火災隱患。從20世紀70年代之后，我國對保溫材料領域展開研究與分析，對保溫材料的燃燒熱值等特性利用實驗法等方式進行測試，逐步加深了對保溫材料燃燒值相關的特性了解。最初，在對一些材料進行研究中僅能對保溫材料的可燃性和阻燃性等分析，后又將燃燒熱值、單體燃燒、燃燒熱釋放速率等相關實驗加入到保溫材料的燃燒特性研究中。以此來豐富保溫材料的燃燒現象、燃燒等級等評價方法來完善保溫材料安全性能。燃燒值是保溫材料再單位條件下的充分燃燒后所產生的熱量總數，是當前保溫材料的重要屬性之一。燃燒熱值與材料的形狀、使用形態等關聯性較小，是建筑物保溫材料判定火災安全等級的主要參數，也是評價保溫材料安全等級的關鍵指標。所以，本文對多種保溫材料進行燃燒熱值試驗，以期能夠為保溫材料的開發與利用提供一定的數據基礎。

1 實驗設計

1.1 試驗樣品

我國建筑使用的保溫材料按照其各自的燃燒性能等級主要分為A級、B1級、B2級、B3級。其中A級屬于不燃材料，一般由無機材料構成，主要有巖棉板、泡沫玻璃等；B1級屬難燃材料，其具有較強的阻燃性能，主要有進過特殊處理之后的擠塑聚苯板和聚氨酯、酚醛等；B2級則屬于具有一定可燃性的材料，這種材料具有一定的阻燃作用，主要包括有模塑聚苯板、聚乙烯等；B3級屬于易燃性材料，阻燃性能較弱，屬于危險性較大的保溫材料。這類保溫材料再應用中主要承載姜迪熱損的功能，以導熱系數不高于0.14W（/m·K）的材料為主。根據我國建筑材料使用相關規定，建筑保溫材料的燃燒性能必須在B2級以上，以保障建筑物的防火能力和保溫材料安全性，降低火災事故的發生概率和損失。

本文研究中，根據市場上常用的幾種保溫材料，選取其中的四大類，14種進行燃燒熱值的研究。在無機類保溫材料中選取：發泡水泥板、玻璃棉板、巖棉板、無機保溫砂漿；有機類保溫材料選取：酚醛板、硬泡聚氨酯板、XPS板、EPS板；復合類保溫材料包括：金屬面夾芯板（芯板為EPS）、抗裂砂漿復合聚氨酯板、抗裂砂漿復合EPS板、真空絕熱板；新型保溫材料包括：無機改性EPS板、勻質防火板。產品品種的選擇涵蓋了建筑市場主要使用的產品，具有代表性。

1.2 檢測標準

燃燒熱值在保溫材料的安全性能等級測定中的重要要素之一，也是研究保溫材料再發生火災情況下所能承受的載荷和釋放熱量的關鍵評定標準。在對建筑保溫材料機型燃燒熱值研究中，根據《建筑材料及制品的燃燒性能燃燒熱值的測定》（GB/T14402—2007）中的相關規定，本文采用氧彈量熱法對保溫材料的燃燒阻值進行評定和計算。

檢測儀器：保溫材料燃燒熱值測試儀。

檢測材料：實驗室用材料均為0.5~l.0g之間的粉末狀保溫材料，分量精確到0.1mg。

檢測方法：使用≥99.5%純度的高壓氧氣，純度優于摩爾比99.97%的，熱標準值為26460J/g的苯甲酸，發熱量為3104J/g的直徑0.1mm的點火絲，對保溫材料進行點火檢測器釋放熱能。

1.3 結果分析

根據以上實驗設計測試的保溫材料的燃燒熱值見表1。

表1 保溫材料燃燒熱值實驗結果統計

根據表1數據我么可以發現，無機保溫砂漿是無機類的保溫材料中熱值最低的一種材料。燃燒熱值最低僅有0.46MJ/kg，最高的玻璃棉板為2.454MJ/kg，可見無機類保溫材料具有較強的阻燃性，其燃燒熱值處于較低水平。其中巖棉板和玻璃棉板這兩類材料中一般會含有一定的有機膠粘劑，這種膠粘劑會在在保溫材料燃燒過程中，吸熱燃燒。然而這類膠粘劑是保溫材料生產中提升產品的力學性能必不可少的材料之一，隨著膠粘劑含量的增加，也會造成材料的燃燒熱值屬性發生一定的升高，由此導致的保溫材料火災安全威脅較大。而無機保溫砂漿、發泡水泥板等無機類保溫材料無需有機類材料輔助，所以屬于較為穩定的無機類保溫材料，具有較高的安全性能。

新型保溫材料中的勻質防火板的熱值≤4.0MJ/kg，無機改性EPS板熱值≤9.890MJ/kg也基本屬于熱值較低的保溫材料，無機改性EPS相較于傳統的EPS材料具有非常大的進步，在其生產中加入一定的阻燃劑和無機材料，經過改良之后，燃燒熱值有了較大的降低，具有燃燒熱值低，保溫性能好，且具有火災隱患小的優點，但仍實際應用中扔然需要進一步改進。

復合類保溫材料中的真空絕熱板、抗裂砂漿復合聚氨酯板、抗裂砂漿復合EPS板等燃燒熱值在3-10MJ/kg之間，這一類保溫材料相對于無機保溫材料來說在實際應用中的保溫性能較強。但是其燃燒熱值也有所增加。在真空絕熱板的燃燒熱值實驗中，實驗數據都能夠符合要求，但是這種材料在式樣密度增加的情況下燃燒熱值也有所升高，在達到一定程度下，實驗數據結果也難以符合A1級的性能要求，復合保溫材料在生產中會添加一定的粘合劑和其他材料，比如染色劑等物品，這攜物品都會直接導致保溫材料的燃燒熱值增高。有機保溫材料中，這類保溫材料的保溫性能最好，但是EPS板和XPS板是熱塑性材料，在實驗中材料受熱之后會發生一定的裂解現象，保溫材料在此時會產生大量的熱值，一部分保溫材料的燃燒熱值達到40MJ/kg以上，在實際應用中具有很高的危險性。雖然實驗中酚醛板的燃燒并不劇烈，但是其隨著燃燒程度的不斷加劇，發生較為緩慢的燃燒或陰燃，產生較大的熱值。

由以上分析來看，不同種類保溫材料的燃燒熱值評價為：無機類保溫材料的熱值＜復合類保溫材料＜新型保溫材料＜有機類保溫材料。

2 結論

（1）無機類保溫材料因為其在燃燒熱值上較低，所以在防火、防災上具有不可比擬的優勢，阻燃性一班具有較高水平，燃燒性能等級也普遍在八級水平以上。但是因為無機材料的本身材質原因，其保溫效果與其他材料相比較差。無機材料要想實現較好的保溫性能，就必須較大材質結構的內部空隙，這樣子也會對材料的物理性能造成一定影響。而巖棉類材料在生產中，還會造成較為嚴重的污染，對當地環境、工人等造成較大的損害，所以其發展和應用范圍也會受到限制。無機保溫砂漿、發泡水泥板等水泥基類保溫材料阻燃性能較為穩定，在實際應用中也是建筑公司比較愿意使用的保溫材料。

（2）有機保溫材料一本具有較高的保溫性能，且板材機械性能比較優良，且比較易于加工、生產和使用。但是，有機保溫材料的燃燒熱值多數處于較高水平，燃燒過程中小可避免會產生一定的熱量。建筑一旦發生火災，這類保溫材料將對火勢控制造成一定的影響，不利于建筑的火災防范，對建筑的火災安全造成較大的威脅。針對有機保溫材料的使用進行分析，在實際使用過程中必須對這類材料的使用進行特別處理，對保溫材料進行一定的防火措施處理，以保障保溫材料再擁有一定保溫性恩能夠的同時具有較強的防火性能，避免因保溫材料導致的火災威脅增加。

（3）復合類保溫材料在實驗中表現出較好的性能，雖然燃燒熱值相對較低，但是仍舊存在一定的風險，所以在實際應用中必須注意防范。