模塑聚苯板燃燒性能提高技術(shù)探究

鞏建愛

（民航機(jī)場建設(shè)工程有限公司，天津 300456）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，房地產(chǎn)行業(yè)得到較快發(fā)展。房屋建設(shè)外墻一般設(shè)置保溫層，聚苯乙烯因其具有保溫性能好、成本低且施工難度低的優(yōu)勢(shì)，在保溫外墻中獲得較為廣泛的應(yīng)用。但隨著國家對(duì)于建筑外墻材料阻燃性能的要求不斷提升，傳統(tǒng)的聚苯乙烯保溫層逐漸開始出現(xiàn)一些劣勢(shì)，如遇火后出現(xiàn)收縮、熔融且滴落會(huì)引發(fā)二次點(diǎn)燃等情況，使得其應(yīng)用存在較大的限制。因此，通過采取一些措施提升聚苯乙烯保溫層的阻燃性能是提升材料應(yīng)用的最為關(guān)鍵的技術(shù)手段。在此背景下對(duì)于天津?yàn)I海新區(qū)的幾個(gè)建筑案例進(jìn)行分析與探討，其中包含幾個(gè)新建以及改擴(kuò)建的項(xiàng)目，本文主要對(duì)模塑聚苯板的燃燒性能改進(jìn)技術(shù)進(jìn)行分析介紹，并對(duì)該改進(jìn)后的材料進(jìn)行燃燒測(cè)試。

1 阻燃性能作用機(jī)理

這種材料的阻燃機(jī)理主要表現(xiàn)在不同的方面，一個(gè)從形式上來看主要包含氣相阻燃以及中斷等等不同的阻燃形式。高聚物的阻燃過程同樣是一個(gè)復(fù)雜的過程，因此對(duì)某阻燃體系進(jìn)行嚴(yán)格界定其屬于何種阻燃機(jī)理并無意義，阻燃的效果都是不同的但是大部分都是其同時(shí)發(fā)揮作用的結(jié)果。

1.1 氣相阻燃

氣相阻燃需要考慮到不同的反應(yīng)過程，尤其是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程需要采取一定的干預(yù)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)反應(yīng)的延緩。有一些阻燃劑在不同的條件下反應(yīng)出來的樣式也是不同的，在溫度較高的情況下一些會(huì)釋放出比較難燃的氣體，這些氣體會(huì)釋放一些物質(zhì)這些物質(zhì)能夠?qū)庀嘀心承┪镔|(zhì)的濃度進(jìn)行稀釋，這些物質(zhì)包含一些可燃物質(zhì)等等，在稀釋之后會(huì)導(dǎo)致該物質(zhì)難以繼續(xù)滿足燃燒的條件因此會(huì)產(chǎn)生自身阻燃的一些條件。

1.2 凝聚相阻燃

高聚物在燃燒的過程中由于其他物質(zhì)對(duì)其中的一部分熱量產(chǎn)生了一定的影響，因該阻燃形式主要是指在凝聚相的過程中對(duì)一些材料的熱分解過程進(jìn)行抑制或者是減緩，這個(gè)過程能夠使其產(chǎn)生阻燃的效果。同時(shí)阻燃劑在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生一些不同的物質(zhì)，這些物質(zhì)包含磷氧酸物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠出現(xiàn)一些不同的反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)脫水反應(yīng)，從而產(chǎn)生炭這種物質(zhì)。不燃的物質(zhì)炭會(huì)在高聚物的表面進(jìn)行覆蓋，在覆蓋的過程匯總會(huì)隔離一些相應(yīng)的材料，從而中斷一些燃燒的反應(yīng)。

1.3 吸熱阻燃

高聚物燃燒過程中，阻燃物質(zhì)將材料燃燒過程中的熱量或高溫?zé)嵩吹臒崃窟M(jìn)行吸收，從而使得溫度達(dá)不到燃燒需求，從而使得燃燒中斷。此外，在不同的溫度條件下這種物質(zhì)的熱氧降解速度也是不同的，溫度越高其速度約會(huì)減慢，因此可燃物質(zhì)的濃度也會(huì)不斷的下降對(duì)于燃燒過程會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

1.4 中斷熱交換阻燃

高聚物燃燒過程中，燃燒的溫度在一定程度上有所降低，高聚物在熱分解的過程中會(huì)受到抑制，因此燃燒的反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)一些中斷。例如在阻燃物質(zhì)燃燒的過程中很容易出現(xiàn)不同程度上的融化以及滴落問題，同時(shí)這個(gè)過程中也會(huì)帶走大部分的熱量。

2 EPS 板的改性工藝

模塑用聚苯乙烯泡沫塑料板的簡稱就是EPS 板，在過去這種材料主要是借助一種特殊的工藝也就是聚苯乙烯珠粒借助一些工具制成的一種材料。對(duì)于這種材料的改性板主要是在普通板材結(jié)構(gòu)中不斷的進(jìn)行升級(jí)以及改造的一個(gè)過程中，其中還可以包含很多不同的材料。

2.1 復(fù)合聚苯板

復(fù)合聚苯板的改性工藝比較簡單，在制作完成普通聚苯板后，在聚苯板的周圍通過外涂覆的方式涂覆2mm 左右的無機(jī)漿料，該無機(jī)漿料成分多為水泥漿料和界面劑。由于無機(jī)漿料的隔離作用，使得普通聚苯板具備更好的耐熱老化性能，燃燒時(shí)由于與空氣及外界的熱源隔離，有效提升阻燃性能。

2.2 石墨聚苯板

石墨聚苯板是在聚苯板制備過程中加入一定量的石墨成分，由于石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在體系中充當(dāng)阻燃劑，改善燃燒效果。常溫條件下，石墨這種材料對(duì)于溫度來說具有很好的適應(yīng)性，溫度的變化過快該材料很少會(huì)出現(xiàn)裂紋。同時(shí)這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)在不同的條件下也會(huì)產(chǎn)生一定的變化，在溫度變化越來越大的情況下會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生影響，當(dāng)溫度越低的情況下石墨會(huì)變成與絕緣體差不多物體，同時(shí)在加入這種物質(zhì)之后一些體系的阻燃特性會(huì)自身產(chǎn)生一定的調(diào)整與變化。

2.3 熱固改性聚苯板

熱固改性聚苯板主要采用的是相關(guān)的顆粒以及相關(guān)的技術(shù)。將阻燃的漿料放在不同的單體顆粒上面會(huì)使其形成防火隔離的一層膜，在這種形式下每一個(gè)顆粒都會(huì)形成不同的單元，同時(shí)遇到火焰的時(shí)候這種防火的單元能夠有效的阻斷連續(xù)蜂窩結(jié)構(gòu)，從而很好的實(shí)現(xiàn)防火的效果。

3 模塑聚苯板燃燒性能提升試驗(yàn)過程

要想使得聚苯板的燃燒性能發(fā)生一定的變化那么就要借助一些不同的材料，例如酚醛樹脂在這種材料的影響下能夠使得阻燃劑在PS 顆粒上形成微復(fù)合體系，實(shí)現(xiàn)材料遇火不燃燒的目的，改性酚醛樹脂復(fù)合阻燃劑是通過改性酚醛樹脂與氫氧化鋁阻燃劑復(fù)配而成，均勻涂覆在預(yù)發(fā)PS 顆粒的表面，有效形成阻燃效果。

預(yù)發(fā)泡工藝，在這種工藝的影響下很多顆粒會(huì)在蒸汽的作用下逐漸增多，隨著這些蒸汽的不斷進(jìn)入，越來越多的泡孔產(chǎn)生壓力，進(jìn)而使得相關(guān)的珠粒體積也會(huì)不斷的變大。預(yù)發(fā)泡過程中需要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，防止發(fā)泡倍率過高，以免制品預(yù)冷出現(xiàn)收縮情況。

熟化過程控制，在預(yù)發(fā)泡之后的顆粒里面會(huì)逐漸形成一種真空的環(huán)境，同時(shí)它的表面會(huì)出現(xiàn)一些水分，這樣不會(huì)符合成型的要求。同時(shí)對(duì)于熟化之后的目的能夠?qū)е孪鄳?yīng)的空氣進(jìn)入到顆粒的里面，這種會(huì)保證成分出現(xiàn)一定程度的揮發(fā)，這些顆粒的表面的水分便會(huì)被揮發(fā)，最佳的熟化控制參數(shù)為20-25℃，控制時(shí)間16-24h 之間。

4 模塑聚苯板燃燒性能提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 酚醛樹脂和氫氧化鋁含量對(duì)于泡沫保溫板保溫效果的影響分析

氫氧化鋁的含量在相同的情況下酚醛樹脂改性模塑PS泡沫板需要將一些導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步的提升起來，同時(shí)還可以不斷的對(duì)酚醛樹脂的含量進(jìn)行提升。采用泡粒覆技術(shù)對(duì)這種形式進(jìn)行處理的過程，應(yīng)當(dāng)將熱固性的酚醛樹脂進(jìn)行分析，借助其提升材料的導(dǎo)熱系數(shù)。由于熱固性酚醛樹脂在發(fā)泡后會(huì)出現(xiàn)系數(shù)不斷增大的情況。

4.2 酚醛樹脂和氫氧化鋁含量對(duì)于泡沫保溫板氧指數(shù)的影響分析

在酚醛樹脂含量的影響下，氫氧化鋁的含量對(duì)于保溫板的相關(guān)指數(shù)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在相同條件下酚醛樹脂的含量也處于一種相同的狀態(tài)下，氧指數(shù)的含量會(huì)出現(xiàn)一定的變化，氫氧化鋁的含量增加氧指數(shù)也會(huì)不斷的增加，在氫氧化鋁進(jìn)一步被提升的情況下氧指數(shù)也會(huì)不斷的降低，氫氧化鋁的含量在不斷的提升過程中氧指數(shù)會(huì)不斷的降低。綜合導(dǎo)熱系數(shù)以及相應(yīng)的氧指數(shù)的指標(biāo)，其中酚醛樹脂含量和Al(OH)最佳含量分別為100g、15g。

5 結(jié)語

本文對(duì)高聚物阻燃機(jī)理進(jìn)行分析介紹，并對(duì)酚醛樹脂、氫氧化鋁阻燃體系的燃燒改進(jìn)效果進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，通過此阻燃體系包覆在聚苯板的表面可以改善其阻燃效果，提升聚苯板在外墻保溫中的應(yīng)用。