摘要：本文介紹了一種高阻燃膨脹型防火保溫板，該板以聚苯乙烯泡沫顆粒板為保溫基體，采用聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇作阻燃劑，與其他改性劑、固化劑漿料經(jīng)真空吸附法填充其中制成。該防火保溫板在高溫條件下形成的碳化層可在一定時間內(nèi)起到隔熱阻火的作用，同時高溫作用能夠脫去分子中的結(jié)晶水，發(fā)生分解吸熱反應(yīng)，從而降低不燃保溫防火板在燃燒時放出的熱量，進(jìn)而提高保溫裝飾材料的燃燒性能并達(dá)到阻斷火勢蔓延的作用。其符合國標(biāo)GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》B1級要求，是一種兼顧保溫性能和燃燒性能的保溫裝飾材料。

關(guān)鍵詞：聚磷酸銨；三聚氰胺；季戊四醇；燃燒性能

中圖分類號：TQ637.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.041

基金項(xiàng)目：遼寧省檢驗(yàn)檢測認(rèn)證中心創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（SC202309）：采用聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇制備膨脹型防火保溫材料的研究。

高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢借助風(fēng)勢迅速蔓延，為火災(zāi)撲救和人員疏散帶來了極大的困難。目前，高層建筑外立面保溫裝飾材料已成為引發(fā)城市火災(zāi)主要著火源之一，即使不是著火源，遇火時也是火災(zāi)迅速蔓延的主導(dǎo)者之一。發(fā)生火災(zāi)時釋放出的煙、毒氣和熱量也是除了火焰外對人的主要傷害源。2011年某大廈因燃放煙花不慎引起樓體外部燃燒所致高樓被大火吞噬，火災(zāi)再次敲響消防安全警鐘。XPS板（擠塑聚苯乙烯保溫板）、EPS板（模塑聚苯乙烯保溫板）和聚氨酯板等有機(jī)類保溫材料比較巖棉、玻璃絲綿等材料具有相對低廉的價格和保溫效果好等特點(diǎn)，目前建筑外墻外保溫系統(tǒng)采用的保溫裝飾建筑材料80%以上是有機(jī)類保溫裝飾材料。同時這類保溫裝飾材料的燃燒性能一般，具有一定的消防安全隱患。一旦發(fā)生火災(zāi)會在短時間內(nèi)迅速燃燒，并向周圍快速擴(kuò)散，進(jìn)而將一整套外墻保溫系統(tǒng)燃盡。在燃燒過程中往往會伴隨大量的熱輻射和濃煙，由于建筑外立面引發(fā)火災(zāi)，火借風(fēng)勢、風(fēng)助火威還能造成火勢的大范圍蔓延，從而加大火災(zāi)的破壞性。同時，這類保溫裝飾材料在高溫環(huán)境下產(chǎn)生的燃燒滴落物又不易被撲滅給消防救援帶來更大的難度。因此，制備出一種兼顧保溫性能和燃燒性能的保溫裝飾材料成了建筑行業(yè)亟待解決的重要問題。

1阻燃機(jī)理

燃燒現(xiàn)象的發(fā)生一般需要四個必要的基本條件，即可燃物、氧化劑、引火源、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基。為了抑制燃燒的傳播，提高材料的阻燃性能，需要切斷燃燒所需的四個基本條件之間的連接。

一種高阻燃膨脹型防火保溫板以聚苯乙烯泡沫顆粒板為保溫基體，在發(fā)揮其原有保溫性能的同時，利用聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇在火源高溫作用下可形成膨脹型防火體系中的酸源、氣源和炭源，同時組成膨脹型防火體系的脫水催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑。當(dāng)高阻燃膨脹型防火保溫板處于火或高溫環(huán)境時，首先促使材料聚合物表面發(fā)生軟化和熔融現(xiàn)象，發(fā)泡劑分解生成不燃性氣體，材料內(nèi)部生成的氣體促使軟化的樹脂層發(fā)生鼓泡膨脹現(xiàn)象，隨著生成氣體的增多，膨脹體積逐漸增大；脫水催化劑發(fā)生分解而釋放出游離的酸（如磷酸等），其與多元醇類（如季戊四醇）發(fā)生反應(yīng)，使多元醇脫水成炭化；在材料的表面覆蓋一層膨脹炭化層，將外部熱量和材料機(jī)體隔絕起來，起到隔熱阻火，控制火勢蔓延。同時，組分中加入水合物無機(jī)鹽后，該水合物無機(jī)鹽在高溫條件下能夠脫去分子中的結(jié)晶水，發(fā)生分解吸熱反應(yīng)，從而降低不燃保溫防火板在燃燒時放出的熱量，進(jìn)而提高保溫裝飾材料的燃燒性能和改變其原有的燃燒態(tài)勢，達(dá)到阻斷火勢蔓延的作用。

2燃燒性能

GB 8624—2012中對建筑保溫裝飾材料按照燃燒性能分級做出了詳細(xì)的分級：燃燒性能A級（不燃材料）；燃燒性能B1級（難燃材料）；燃燒性能B2級（可燃材料）；燃燒性能B3級（易燃材料）。其中，燃燒性能A級根據(jù)材料特征和檢測依據(jù)又可細(xì)分為燃燒性能A1級和燃燒性能A2級[1]。建筑裝飾材料燃燒性能分級判定依據(jù)如表1所示。

GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對建筑保溫和外墻裝飾做了規(guī)定。建筑保溫系統(tǒng)，宜采用A級保溫材料，不宜采用B2級保溫材料，嚴(yán)禁采用B3級保溫材料。當(dāng)住宅建筑高度大于100 m時和當(dāng)公共建筑高度大于50 m時應(yīng)采用燃燒性能為A級的保溫材料；當(dāng)住宅建筑高度大于27 m但不大于100 m以及當(dāng)公共建筑高度大于24 m但不大于50 m時，應(yīng)采用燃燒性能為B1級的保溫材料；當(dāng)住宅建筑高度不大于27 m以及當(dāng)公共建筑的建筑高度不大于24 m時，應(yīng)采用燃燒性能為B2級的保溫材料[2]。建筑保溫裝飾材料的燃燒性能以A級為最佳。以建筑市場上可達(dá)到燃燒性能A級的保溫材料巖棉保溫板為例，比較XPS板（擠塑聚苯乙烯保溫板）、EPS板（模塑聚苯乙烯保溫板）和PU（聚氨酯板）等有機(jī)類保溫材料具有更為優(yōu)良的燃燒性能，但其在保溫性能和價格方面又有著顯而易見的劣勢。通過提高無機(jī)材料的占比固然會提高復(fù)合保溫材料的燃燒性能測試數(shù)據(jù)，但是以喪失保溫性能為代價，沒有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

3試驗(yàn)結(jié)果

以聚苯乙烯泡沫顆粒板為保溫基體采用真空吸附的生產(chǎn)方式將聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇替代阻燃劑添加到聚苯乙烯泡沫顆粒板制備中。制成的一種高阻燃膨脹型防火保溫板在標(biāo)準(zhǔn)要求條件下進(jìn)行燃燒性能分級檢測，檢測結(jié)果如表2所示。

通過上表可知高阻燃膨脹型防火保溫板在全部滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 8624—2012中對建筑材料燃燒性能B1級要求的同時，部分參數(shù)達(dá)到了建筑材料燃燒性能A級要求。由于高阻燃膨脹型防火保溫板以聚苯顆粒為基材導(dǎo)致材料的總熱值PCS達(dá)到7.5 MJ/kg，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，不燃性實(shí)驗(yàn)中的持續(xù)燃燒數(shù)據(jù)也是由于聚苯顆粒在高溫實(shí)驗(yàn)環(huán)境下燃燒引起的。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足B1級要求前提下通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測，實(shí)驗(yàn)開始階段高阻燃膨脹型防火保溫板在火源攻擊環(huán)境下表面的聚苯顆粒發(fā)生燃燒釋放熱量，但在炭化膨脹層發(fā)生作用后可有效地抑制表面材料的燃燒發(fā)展，并且可有效地起到隔熱阻火、抑制火勢蔓延的效果。

高阻燃膨脹型防火保溫板目前還不能達(dá)到燃燒性能A級要求。通過調(diào)整聚苯顆粒和阻燃劑的配比可適當(dāng)提高其測定數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，大范圍地降低聚苯顆粒的比例固然可以降低不燃性實(shí)驗(yàn)的持續(xù)燃燒時間，甚至可能符合建筑材料燃燒性能A2級要求，但保溫板的整體保溫性能也隨著聚苯顆粒占比的下降而降低。通過簡單的降低有機(jī)材料占比的方式來提高材料燃燒性能的方法，不符合制備出一種兼顧保溫性能和燃燒性能的保溫裝飾材料的研究初衷。

4結(jié)束語

一種高阻燃膨脹型防火保溫板將原有的膨脹型防火涂料的阻燃方式添加到聚苯顆粒保溫板的生成和制備中，有效地改良聚苯顆粒保溫板在阻燃方面的劣勢，提高其燃燒性能。這種保溫板利用其特點(diǎn)，在火源攻擊條件下，生成的炭化膨脹層可有效地抑制表面材料的燃燒發(fā)展，并且起到隔熱阻火、抑制火勢蔓延的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑材料及制品燃燒性能分級：GB 8624—2012[S].

[2]建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范：GB 50016—2014[S].

作者簡介

史云龍，男，1988年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榻ㄖ牧霞跋榔鞑臋z測方法。

（編輯：李鈺雙，收稿日期：2024-06-05）