建筑外墻有機(jī)泡沫保溫材料中阻燃劑的應(yīng)用,建筑材料論文

建筑外墻有機(jī)泡沫保溫材料中阻燃劑的應(yīng)用,建筑材料論文近年來，南京中環(huán)國(guó)際廣場(chǎng)、哈爾濱經(jīng)緯360雙子星大廈、濟(jì)南奧體中心、北京央視新址附屬文化中心、上海膠州老師公寓、沈陽(yáng)皇朝萬鑫大廈等，相繼發(fā)生由建筑外保溫材料引發(fā)的火災(zāi)，造成嚴(yán)重人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，建筑易燃可燃外保溫材料已成為一種新的火災(zāi)隱患，由此引發(fā)的火災(zāi)已呈多發(fā)勢(shì)頭。建筑外墻保溫材料指的是建筑外墻外保溫系統(tǒng)中保溫層所采用的材料。當(dāng)前我們國(guó)家的外墻外保溫系統(tǒng)主要采用擠塑聚苯乙烯板〔下面簡(jiǎn)稱XPS板〕、膨脹聚乙烯泡沫塑料板〔下面簡(jiǎn)稱EPS板〕、聚氨酯硬泡〔下面簡(jiǎn)稱PU〕等高分子材料作為保溫材料，這些有機(jī)泡沫塑料中含有大量的碳鏈，容易燃燒，氧指數(shù)為17.0%左右，加之泡孔壁薄、密度小，遇火后極易構(gòu)成大面積滴落、流淌火災(zāi)，燃燒時(shí)釋放大量的有毒氣體和煙霧，人吸入就會(huì)中毒身亡[1].當(dāng)前市售的阻燃型EPS板和PU,采取添加適量阻燃劑氧指數(shù)可到達(dá)26%,增加阻燃劑用量或進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖枞继幚?，氧指?shù)可到達(dá)32%以上，此時(shí)能夠知足一般條件下阻燃材料要求。但是添加阻燃劑后給泡沫材料帶來的力學(xué)性能下降、耐候性降低以及火災(zāi)發(fā)生后揮發(fā)大量的有毒氣體所造成的二次危害，必須引起人們的重視。在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，XPS板、EPS板、PU仍將作為我們國(guó)家保溫材料的主體使用，開發(fā)抑煙、高效、無毒的阻燃劑變得尤為迫切和重要。本文從建筑外墻有機(jī)泡沫保溫材料引入的阻燃劑入手，分析我們國(guó)家建筑外墻保溫系統(tǒng)的火災(zāi)隱患以及最新的外墻保溫材料標(biāo)準(zhǔn)。1不同保溫材料阻燃劑性能分析。當(dāng)前阻燃劑的引入主要通過兩種途徑。①在聚合物單體上引入具有阻燃效應(yīng)的氮、磷、鹵族元素提高阻燃效果。此種方式方法制備的阻燃材料阻燃效果持久穩(wěn)定，并且不影響材料本身的機(jī)械性能。但是在聚合物單體上引入阻燃元素的反響經(jīng)過復(fù)雜，效率較低，并且需要專用設(shè)備，當(dāng)前不被市場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)使用。②在材料制備經(jīng)過以物理方式參加阻燃劑。通常稱為添加型阻燃劑，主要包括鹵系阻燃劑，磷系阻燃劑和無機(jī)阻燃劑。華而不實(shí)阻燃劑的種類，添加量以及添加劑在聚合物中的分散、遷移和材料的老化對(duì)其阻燃效果影響很大[2].1.1鹵系阻燃劑。鹵系阻燃劑是指含有溴、氯等鹵系元素的有機(jī)化合物，因其具有較好的阻燃性能、添加量少、對(duì)材料的性能影響較小而被大規(guī)模使用。常見的有TDCPP,TCPP、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴雙酚A[3].但是保溫材料添加鹵系阻燃劑后，碰到高溫或者明火會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，釋放鹵化氫腐蝕性氣體，導(dǎo)致人體窒息死亡，增大了逃離與救援的難度。1.2磷系阻燃體系。磷系阻燃劑主要包括磷-氨阻燃劑和膨脹型阻燃劑。華而不實(shí)磷-氨阻燃劑在制備經(jīng)過中需要對(duì)紅磷的外表處理、穩(wěn)定化處理及包覆處理來提高紅磷在吸濕性、自燃溫度、釋放磷化氫量、粉塵爆炸濃度及與高聚物的相容方面的效果。膨脹型阻燃劑是主要以磷-氮為成分為主，具有良好的防火性能，阻燃產(chǎn)品燃燒時(shí)具有低煙密度、低毒性、低腐蝕性，符合環(huán)保和消防對(duì)材料的要求。1.3無機(jī)阻燃體系。無機(jī)添加型阻燃劑主要包括一些水合金屬化合物〔氫氧化鋁、氫氧化鎂〕,氧化銻、以及硼酸鋅等。這些無機(jī)阻燃劑添加到聚合物中后在高溫條件下分解釋放出水蒸氣，并且吸收大量的熱，到達(dá)阻燃效果。但是無機(jī)阻燃劑的添加量大，在聚合物中容易產(chǎn)生團(tuán)圓，導(dǎo)致聚合物基體材料力學(xué)性能下降嚴(yán)重，無機(jī)粒子參加前需要對(duì)其進(jìn)行外表化處理提高其在聚合物中的分散性，否則將會(huì)影響聚合物發(fā)泡材料的阻燃效果。2外墻保溫系統(tǒng)存在的火災(zāi)隱患。2.1外保溫系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)前外墻保溫體系常用的是聚苯板薄抹灰保溫系統(tǒng),能夠分為模塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、擠塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)兩種。模塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)是指置于建筑物外墻外側(cè)，與基層墻體采用粘結(jié)方式固定的保溫系統(tǒng)。系統(tǒng)由模塑聚苯板、膠粘劑、厚度為3~6mm的抹面膠漿、玻璃纖維網(wǎng)布及飾面材料等組成，系統(tǒng)還包括必要時(shí)采用的錨栓、護(hù)角、托架等配件以及防火構(gòu)造措施。擠塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)以經(jīng)外表處理的擠塑聚苯板為保溫層材料，通過粘結(jié)并輔以錨固方式固定在基層墻體外側(cè)，采用復(fù)合有玻纖網(wǎng)布的抹面膠漿為薄抹灰面層，以涂裝材料為飾面層，并具有防火構(gòu)造措施的一種建筑物的非承載保溫構(gòu)造。2.2存在的火災(zāi)隱患。外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)隱患主要包括：①外墻飾面層的開裂、脫落和空鼓。②外墻保溫材料的火災(zāi)隱患等。第一種能夠通過改變材料的設(shè)計(jì)以及加強(qiáng)施工質(zhì)量得到改善，但是樓房在自然老化條件外層墻面的開裂引起的火災(zāi)隱患需要注意。外層墻面開裂后，里面易燃的保溫層裸露在外。一旦遇見明火，老化的保溫板將更易燃燒，在很短的時(shí)間內(nèi)引燃整棟樓，而外層飾面也會(huì)因保溫板粘結(jié)強(qiáng)度的降低而脫落，致使撲救困難。除了注意保溫系統(tǒng)施工完成后的火災(zāi)隱患，保溫材料上墻階段也尤為關(guān)鍵，這時(shí)候保溫板外表以及保溫板之間沒有飾面層保衛(wèi)，一根火柴就能點(diǎn)燃整棟建筑。除了加強(qiáng)對(duì)施工單位的管理和規(guī)范，保溫材料生產(chǎn)廠家能夠考慮在保溫材料外表出廠前加上一層耐火層，避免易燃的保溫層裸露在外，輕易點(diǎn)燃。另一個(gè)需要考慮的因素是火焰在高層建筑蔓延速度很快，加上高層風(fēng)力很大，幾分鐘就能蔓延整個(gè)大樓。如：2018年2月3日，沈陽(yáng)皇朝萬鑫大廈發(fā)生火災(zāi)。據(jù)沈陽(yáng)市通報(bào)，煙花引燃11層外陽(yáng)臺(tái)的塑料草坪，塑料草坪被引燃后，引燃鋁塑板結(jié)合處可燃膠條、泡沫棒、擠塑板，火勢(shì)迅速蔓延擴(kuò)大，致使建筑外窗破碎，引燃室內(nèi)可燃物，構(gòu)成大面積立體燃燒。該建筑是沈陽(yáng)第一高樓，由三個(gè)塔樓構(gòu)成，主樓A座頂尖高度219m,B,C座頂尖高度152m;火災(zāi)中B座公寓樓幾乎完全燒光、只剩下主體框架，火勢(shì)一度延燒至A座頂層。3外墻保溫系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范。3.1外墻保溫材料燃燒等級(jí)。2020年施行的GB8624-2020(建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)〕，統(tǒng)一規(guī)范了建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定了建筑材料及制品燃燒性能的基本分級(jí)仍為A,B1,B2,B3,見表1.華而不實(shí)對(duì)平板狀建筑材料及制品的燃燒性能等級(jí)和分級(jí)判據(jù)做了具體要求，需要注意的是對(duì)于墻面保溫泡沫塑料需要額外知足B1級(jí)阻燃材料氧指數(shù)值OI30%,B2級(jí)阻燃材料氧指數(shù)值OI26%[4].3.2外墻保溫材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。〔1〕2020年4月施行的JG/T314-2020(聚氨酯硬泡復(fù)合保溫板〕規(guī)定了硬泡聚氨酯材料的燃燒性能不低于B2級(jí)以及聚氨酯材料在尺寸穩(wěn)定性，并且對(duì)復(fù)合保溫板的面層與保溫材料拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、抗沖擊性能和耐凍融性能均作了具體要求。華而不實(shí)燃燒性能中硬泡聚氨酯材料規(guī)定不低于B2級(jí)，而外層層面為燃燒等級(jí)為A級(jí)的不可燃材料，需要提高聚氨酯硬泡復(fù)合保溫板燃性性能的等級(jí)要求[5].〔2〕2020年8月施行GB/T29906-2020(模塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)材料〕已經(jīng)將保溫材料與層面的粘結(jié)強(qiáng)度、保溫板的耐凍融性能以及外面防護(hù)面的沖擊強(qiáng)度等考慮在內(nèi)〔見表2〕,規(guī)定了模塑板外保溫系統(tǒng)燃燒性能等級(jí)，華而不實(shí)039級(jí)不低于B2級(jí)，033級(jí)不低于B1級(jí)。出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目只是包括外觀和尺寸偏差，需要不定期對(duì)產(chǎn)品的阻燃性能進(jìn)行抽檢[6].〔3〕2020年12月施行的GB/T30595-2020(擠塑聚苯板〔XPS〕薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)材料〕規(guī)定了XPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的要求、實(shí)驗(yàn)方式方法以及包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存規(guī)則，華而不實(shí)擠塑板燃燒性能不低于B2級(jí)且氧指數(shù)值OI26%,抹面層與擠塑板拉伸粘結(jié)強(qiáng)度0.15/MPa.但是新標(biāo)準(zhǔn)仍然未考慮將材料的煙霧指標(biāo)，毒性指標(biāo)列為材料性能要求中去[7].3.3建筑外墻外保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范?！?〕2020年3月施行了JGJ289-2020(建筑外墻外保溫防火隔離帶技術(shù)規(guī)程〕主要對(duì)建筑外墻外保溫防火隔離帶的基本規(guī)定、性能要求、設(shè)計(jì)、施工以及工程驗(yàn)收做了具體的規(guī)定，對(duì)于設(shè)置EPS板，XPS板外墻外保溫系統(tǒng)防火隔離帶時(shí)，抹面層厚度建議增加至4mm[8].另外需要考慮到高層建筑外面風(fēng)很大，火焰能夠很容易漫過隔離帶，并引燃整棟建筑。為了盡可能減少火災(zāi)隱患，建議將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更為強(qiáng)迫性施行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。〔2〕2020年10月施行的GB/T29416-2020(建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能試驗(yàn)方式方法〕規(guī)定了建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)后的檢查、試驗(yàn)結(jié)果的斷定[9].華而不實(shí)試驗(yàn)結(jié)果的斷定結(jié)果過于簡(jiǎn)單，難以對(duì)外保溫系統(tǒng)的防火安全性能以及防火構(gòu)造措施的有效性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。4建筑保溫材料發(fā)展趨勢(shì)?！?〕建筑外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)隱患的解決關(guān)鍵在于開發(fā)出高效低廉、抑煙無毒的綠色阻燃劑。當(dāng)前膨脹型阻燃劑以及新型無機(jī)納米阻燃劑已經(jīng)在這方面獲得良好的效果，加大對(duì)新型阻燃劑的開發(fā)與研制，盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)知足我們國(guó)家對(duì)A級(jí)防火材料的需要。這需要國(guó)家對(duì)新型阻燃劑開發(fā)研究單位及生產(chǎn)企業(yè)的支持與鼓勵(lì)?！?〕檢測(cè)與監(jiān)管也是一個(gè)不容忽視的因素，各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)送檢的建筑外保溫材料開拓綠色通道，即時(shí)送檢即時(shí)檢驗(yàn)，同時(shí)需要制定新的抽檢與復(fù)檢標(biāo)準(zhǔn)。在舊房改造經(jīng)過中，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)外墻出現(xiàn)的有害裂縫并重新修整。除了加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)管不力和違章操作造成了很多火災(zāi)的發(fā)生，材料不達(dá)標(biāo)、方案不合理、違章操作、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火制度不完善等等需要責(zé)任到單位，責(zé)任到人，依法問責(zé)?！?〕建立建筑外保溫材料信息平臺(tái)，加強(qiáng)保溫材料的廠商與消費(fèi)者以及質(zhì)檢、安監(jiān)和公安消防部門的信息分享，讓不合格的材料難以流入市場(chǎng)，違規(guī)設(shè)計(jì)和操作及時(shí)發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)社會(huì)宣傳與傳播，廣大群眾了解外保溫材料的消防重要性，積極舉報(bào)不合格的違規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)者、銷售者和消費(fèi)者。以下為參考文獻(xiàn)：[1]李亮，趙華堂，吳宇。建筑用高分子保溫材料阻燃劑的研究[J].中國(guó)建材科技，2020〔3〕:19-22.[2]何小芳，夏少旭，劉玉飛，等。有機(jī)外墻外保溫材料的阻燃及老化研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2020,26〔7〕:149-153.[3]胡爽，翟金國(guó)，葉文，等.無鹵阻燃聚氨酯外墻保溫材料[J].廣州化工，2021,43〔1〕:59-61.[4]GB8624-2020,建筑材