探討擠塑型聚苯乙烯保溫板燃燒特性

摘 要 本文基于對擠塑型聚苯乙烯保溫板性能的簡單了解，對其氧指數及燃燒值進行測定及實驗，針對二者的定義，進行符合其需求的實驗方法和研究，從而得到了不同情況保溫板性能的實驗數值，有效得出其具有易于燃燒、燃燒熱值較大、放熱量多等特性，為實際應用提出建設性參考數據。

關鍵詞 擠塑型聚苯乙烯保溫板;燃燒特性;外墻保溫

1氧指數測定實驗

（1）氧指數定義。氧指數指的是樣品材料在氮氧混合氣體中，進行火焰燃燒試驗過程中所需含氧量最低的氧體積分數，得出的數值就被稱為氧指數。通常來說，氧指數數值越小，樣品材料的燃點就越高，燃燒程度越旺盛，引起火災的可能性及危險性就越大。

（2）實驗方法與設備準備。在進行實驗時一般都應用HC-2型氧指數測定儀對樣品材料進行精準測定。需按照相關規定準備長100mm、寬6.5mm、厚3.5mm的XPS保溫板樣品材料，在此基礎上，要準備好相關測定儀器及輔助性用具，比如：最主要的HC-2型氧指數測定儀、圖像采集儀器、小刀、刻度尺等。圖像采集儀器主要是通過攝像機對保溫板整體燃燒過程進行攝像觀察，其內部傳輸信號通過顯示屏幕捕捉卡獲得相應的數字圖像，在經過微型處理后，確定試驗樣品的具體燃燒情況。

（3）實驗結果與具體分析。將3個試驗樣品分成為一個小組，采用試燃法對試驗樣品的氧指數進行有效估算。具體方法為將一根試驗樣品在空氣中進行引燃準備，能在空氣中被點燃并保持持續處于燃燒狀態直至燃盡;將試驗樣品夾在試樣夾上，并用玻璃容器罩罩住，開啟氮氧鋼瓶，通過調節氣瓶減壓閥控制內部壓力，使其始終處于0.2～0.3MPa，然后通過調節儀器微量調節閥，促進內部氮氣與氧氣保持平穩狀態流過流量計，避免出現較大浮動，檢查驗儀器壓力表保證其數值停于0.1MPa。待到燃燒結束后，對燃燒筒進行沖洗保持30s左右。第三次試驗則需用長度為6～25mm火焰點燃試樣樣品的一端，引燃后立即撤離火源并快遞啟動秒表。通過不同方法對試驗樣品的測定，最終得出最低樣體積分數，從而可知XPS保溫板的氧指數大約處于18.5左右[1]。

2燃燒值實驗

（1）燃燒值定義與實驗原理。燃燒值的實質就是指固定單位質量的可燃物在固定環境中進行完全燃燒，其燃燒過程中釋放出的熱量就是所謂的燃燒值，通常來說，燃燒值越大，釋放的熱量就越多，同氧指數正好相反。

（2）實驗原理。在具體的實驗過程中，通常都將固有定量的試驗樣品放置在充有過量氧氣的氧彈內進行燃燒反應，其在燃燒過程中釋放出來的熱量會被周圍存在的水吸收，因此，可以利用水溫對發熱量進行合理計算，可以利用已知熱值的基準物的熱容量，得到儀器的量熱溫度固定階段性上升所吸收的熱量數值，在此基礎上將裝有一定量試驗樣品以及過量氧氣的密閉氧彈放置在盛有定量水的容器中，直至樣品燃燒殆盡，通過放出的熱量傳導引起水溫升高，然后對燃燒前后的水溫差進行精準測量，從而得出有效燃燒值。

（3）試驗樣品處理及裝置。本次實驗的樣品材料是擠塑型聚苯乙烯保溫材料的微小顆粒，主要是由整體材料在粉碎機進行粉碎后得出，且由相應的實驗裝置進行配置的制丸裝置所得出的試驗樣品。燃燒值測定的主要裝置主要分為三部分。建材制品燃燒熱值實驗裝置。其試驗裝置的型號、產地及具體應用都在一定程度上呈現不同的狀態。其主要是應用于恒定熱容量的氧彈量熱儀中，達到有效測定材料燃燒熱值的目的。從整體運作方面看，該實驗裝置主要通過計算機進行實時監控和具體控制，整體操作系統主要包括計算機、量熱氧彈以及溫度測量儀器三個部分重要組成部分。根據經驗來看，通常采用的計量物標準物質為苯甲酸粉末，量熱彈容量大約在300±50ml左右，耐壓力始終保持在21MPa，且溫度分辨率可以精細到0.0001℃，證明計算機與溫度儀連接得出的數值具有較高的準確性和精密性。梅特勒-托利多分析天平。其能對圖形給予動態顯示功能，能對已經使用的稱量范圍進行直接的數據顯示，具有一定的直觀化特點，在此基礎上還能有效實現動態的溫度補償功能，對環境溫度波動對稱量結果產生的影響進行及時顯示和修正，其最高分辨率為0.1mg[2]。實驗裝置還包括氧氣罐、膠頭滴管、若干玻璃容器、剪子、秒表、濾網、量筒等，對整體試驗過程給予輔助性幫助。

（4）實驗結果與具體分析。根據對苯甲酸這種標準實驗物質的熱值進行水量的有效標定，首先應用相關儀器的壓片裝置制的0.5g苯甲酸成片試驗樣品;其次，將其放入坩堝內，并將點火絲纏接在氧彈的正負電極上，將樣品點燃;再次，想要有效吸收樣品燃燒過程中產生的酸性氣體，用量筒量取10ml蒸餾水以及經過處理的氧彈支架放入彈筒內，向其中充入固定時間的過量氧氣，從而有效制成氧彈，在此基礎上，還要對其進行檢查，確保不會出現氣體泄漏現象。然后將氧彈放入盛有足夠量的蒸餾水容器中，直至其將氧彈全部淹沒為止;最后，通過PC機運行程序，將測溫裝置對其進行測量及系統標定，并用相同質量保溫材料進行壓片測試。以此類推共進行三次實驗，從而得出相應的燃燒值。當量熱系統溫度每升高1℃需要吸收的熱量為0.01079020Mg/K時，第一次試驗樣品燃燒總熱值為45.0505MJ/kg，第二次試驗樣品燃燒總熱值為44.0500MJ/kg，而第三次試驗樣品燃燒總熱值為44.6458MJ/kg，因此，可以計算出擠塑型聚苯乙烯樣品的燃燒熱平均值約為44.5821MJ/kg。

3結束語

綜上所述，擠塑型聚苯乙烯保溫板的性能對人們來說至關重要，因此以上試驗得出XPS泡沫試樣的氧指數大約為18.5%，且擠塑型聚苯乙烯樣品的燃燒值較高，具有較高的熱值，但保溫板的氧指數較小，火災危險性能較高，對人類帶來的危害程度較大，為后期研究提供科學有效的理論指導。

參考文獻

[1] 王洪飛，盛誼.在自然狀態下密度對無機滲透復合聚苯乙烯保溫板的性能影響[J].建筑節能，2019，47（12）：133-137.

[2] 王恩洪，李迎春.無鹵阻燃聚苯乙烯泡沫保溫板[J].工程塑料應用，2019，47（9）：28-34.

作者簡介

毛偉波（1990-），男，浙江江山人;學歷：本科，現就職單位：杭州華測檢測技術有限公司，研究方向：塑料或建材燃燒。