挤塑聚苯板密度和阻燃剂含量对其燃烧性能的影响

赵静波 朱光伟 洪川 王钧楠 王宏辉 钟奇鸣

摘要：通过氧指数测定方法、单体燃烧试验、热释放速率试验测定了不同密度，不同阻燃剂含量添加情况下，挤塑聚苯板的燃烧性能变化情况，结果发现阻燃剂添加量在0—4%区间内，对阻燃性能的影响明显，超过4%的添加量后，增量对阻燃性能影响较小。密度对挤塑板燃烧性能有一定影响，密度提高氧指数提高，但其他燃烧性能指标变差。通过对试验结果的整理，为生产满足GB 8624-2012所要求的防火等级的挤塑聚苯板提供了指导依据。

关键词：密度;阻燃剂;氧指数;单体燃烧;热释放速率

挤塑聚苯板通常也称为挤塑板（XPS板），主要以聚苯乙烯颗粒为原料，采用高温混炼挤塑成型方法制造的轻质板材。具有极佳的保温隔热性能、高抗湿性能、极低的吸水性、良好的隔音性能、高抗压强度等性能[1]，因此被广泛应用于建筑物保温、地面冻胀控制、中央空调通风管道、高速铁路路基等。

聚苯乙烯保温材料极易着火且蔓延速度快，一旦发生火灾容易造成较大的财产损失，具有很高的火灾危险性，因此建筑上使用的挤塑聚苯板，都需要添加一定的阻燃剂。但阻燃剂的添加并非越多越好，一方面是成本的原因，另一方面，阻燃剂含量越高，挤塑板着火后烟气毒性也就越大，因此阻燃剂需要根据材料的燃烧性能指标合理添加。本文采用的阻燃剂为六溴环十二烷，研究了不算密度的挤塑聚苯板在不同阻燃剂添加量的情况下，氧指数、热释放速率燃烧性能指标的变化情况。

一、试验方法及设备

本实验的燃烧性能指标有：①氧指数OI，测试方法按GBT 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为 第2部分室温试验》，测试仪器设备JF-3氧指数测定仪。

②FIGRA0.4MJ燃烧增长速率指数、THR600最初600秒内的总热释放量，按照GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》，DT-2建材制品单体燃烧试验装置（SBI）。

③单位面积热释放速率的最大值单位面积的放热总量，按GBT 16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》，JCZ-2建材热释放速率试验装置。

二、试验结果

（一）阻燃剂含量对样品燃烧性能的影响

图1—3分别为样品表观密度28kg/m3、30kg/m3及32kg/m3对应的燃烧性能实验曲线，三条曲线的变化情况大致相似，随阻燃剂含量的增加，样品的氧指数升高，单体燃烧实验的性能指标FIGRA0.4MJ及THR600在阻燃剂处于0—4%的范围为，随阻燃剂的添加，该两项数值迅速下降，特别是THR600从60—70的范围内降低到个位数，但随阻燃剂含量的继续增加，阻燃剂对燃烧性能的影响的边际效应明显下降。在4%—8%的阻燃剂添加范围内，FIGRA0.4MJ及THR600下降的幅度不大。熱释放速率试验的两个指标随着阻燃剂的含量增加，也表现出数值降低的趋势，同样在4%出现了变化的拐点，但变化趋势，不如FIGRA0.4MJ及THR600的变化那么明显。

（二）表观密度对样品燃烧性能的影响

图4—6分别是阻燃剂添加在0%、4%、8%的情况下，燃烧性能曲线。从图中可以看出，随样品表观密度的增加，氧指数均有一定的上升，但变化趋势并不明显。其他四项燃烧性能，随着表观密度的增加，单位体积的样品质量增加，燃烧反应的化学能提高，FIGRA0.4MJ、THR600均上升。特别是在阻燃剂含量为0的情况下，化学能总量对燃烧性能的影响尤其明显（图4）。随着阻燃剂含量的添加，弱化了样品由于质量增加导致的燃烧性能下降，因此在4%、8%的阻燃剂添加情况下，热释放的总量和速率得到了抑制。

三、讨论

从本次的试验结果看，阻燃剂的含量对样品的燃烧性能的影响较大，而密度对燃烧性能的影响相对小。

对于实际的使用情况，在相同的工艺情况下，表观密度与样品的导热系数有十分密切的联系，随着表观密度的增加，样品的导热系数降低，节能保温的效果也较好[2]。因此，需要根据具体的保温热工设计要求及建筑防火规范的要求，选用合适阻燃剂添加量。根据GB 8624-2012标准规范的要求，阻燃保温板可分为B1和B2两大类，其燃烧性能的要求如表1所示。对于需满足B2级要求的保温板，氧指数要求在26以上，对于3个密度的阻燃板，添加4%的阻燃剂即可。对于需满足B1级的，密度28kg/m3的挤塑板需要添加8%的阻燃剂，而密度30和32 kg/m3的挤塑板根据实测结果，在6%的阻燃剂含量添加下，氧指数超过30，且FIGRA0.4MJ及THR600S均满足要求，因此对于密度30和32 kg/m3的挤塑板6%的阻燃剂含量可满足B1级别的要求。

四、结语

样品的表观密度对阻燃性能有一定影响，高密度较低密度的氧指数提高，但其他燃烧性能指标下降。阻燃剂添加量在4%以内时，对样品的阻燃效果影响较大，添加量超过4%阻燃效果降低。

参考文献：

[1]贺传友，戴新荣，江宏玲.挤塑板单体燃烧试验热输出评价及其燃烧性能等级分析[J].建筑节能，2019，47（09）：94-97.

[2]范超.外墙外保温系统材料选用与施工技术应用研究[D].沈阳建筑大学，2015.