VC石塑地砖燃烧特性

前言聚氯乙烯(PVC)是一种应用普遍的通用性热塑性高分子材料。以PVC为基材的塑料产品已深入人们生活的各个环节，在室内的装饰装修中也被广泛应用。现代建筑工程中越来越普遍使用的PVC石塑地砖就是其中之一。这种石塑地砖以PVC为基材，加入了回料，料合剂，填料及其他组分而制成。但由于PVC燃烧时生烟量大，释放出大量有毒气体等，在火灾情况下具有一定的危险性。塑料产品的燃烧特性是评价其使用的消防安全的重要依据。本文用锥形量热计方法研究了几种PVC石塑地砖的燃烧参数，并对其使用的消防安全性进行分析。实验部分2.1实验材料、仪器2.1.1实验材料：市售PVC石塑地砖。2.1.2仪器：锥形量热仪（产地英国）2.2测试方法：按照ISO5660进行测试2.3材料燃烧的锥形量热计研究方法热释放速率是描述火灾的最重要参数，它的测定经历了热量换算法，绝热箱法，耗氧量法。现在一般都采用耗氧量法。目前，美国和其他发达国家的一些标准都把锥形量热计法确定为进行材料燃烧性能测试的标准实验方法[1]。锥形量热计采取耗氧量原理测量材料的热释放速率，所谓耗氧量原理就是：材料燃烧时消耗每一单位的氧气所释放的热量基本是相同的。Hugget在1980年发表的文章指出建筑业和商业中普遍使用的大多数塑料和其他固体材料都遵循这个规律，并测出这个值为13.1MJ/kg±5%。在试验中将所有燃烧产生的烟气都收集起来并在排气观众经过充分混合后，精确的测出其质量流量和组分，至少要将O2的浓度出测来，那么通过计算可得到燃烧过程中消耗的氧气质量，运用氧消耗原理，即可得材料燃烧过程中的热释放速率，如图1。图1锥形量热仪原理图2.3PVC石塑地砖性能结构PVC地砖作为地面材料：减轻房屋的荷载，降低综合造价，施工方便，缩短工期。同其它的地面材料相比，它花色品种齐全，图案变化多样，即有石材的华丽高雅之感，而无石材冰冷厚重之感觉，又比地毯易于清理。它防滑、吸音、抗静电、耐磨、耐腐蚀、防水、防潮、结构稳定。且能使石纹与木纹极具个性的组合在一起。PVC地板中除一部分PVC树脂外，其余组分是回料、料合剂、填料及其它组分。3.结果与分析试验采用的样品都是市场上的成品，有马丽象牙黄，台湾小石块，马丽云彩黑咖啡，马丽云彩雾灰等。按照ISO5660标准对试样制备的要求，将他们按原厚度制成100mm×100mm的式样，试验时用铝箔包裹试样的四周和底面，底部垫有陶瓷纤维棉，在表面放上钢栅防止地板在燃烧过程中翘曲。试验采用水平试验法。对FL-41到FL-48地砖的热辐射量为35kw/m2，测试结果如表1。FL-45地砖的热辐射量分别为25kw/m2,35kw/m2，50kw/m2测试结果如表2。表135kw/m2热辐射通量下样品的燃烧参数展样品旧名称握热释放率第一施峰读值孟kw/m肉2系热释放率峰撒值便kw/m陆2假点燃彼时间蹈S迅平均比光面移积斗m跃2叹/kg脏平均有效燃烧陈热建m临2艘j/kg培C恐O晚生窗成率丸kg/kg董CO异2筛生舰成率划kg/kg饶FL-41牢9茶3锁．第43主9盾7吉．湖58于37却65凳5申．首59总6攻．萍72蒸0盘．冠0420斯1吩．肯31`闻FL-42腐4愤3生．偷25促13惭0堆．宋94册66滩22佳1哄．步04谣1帜6届．啊25陆0拐．毅0193浆1般．兰73要FL-43浩8弟7喇．吗69身10裂5替．忆36翠51爆59纤3麻．闷37话8扰．兴29鞠0尤．岗0349顶1窑．匙29武FL-44卫2咐4扣．稳34询13尝3疑．贫99丛30段60棉7依．故34茄1拴1乐．郊13驾0违．茧0351孝1睛．倘32牧FL-45匀4粱9谎．浪96略12膏0站．布01童55梯57浇1咏．咱79茅8炉．梁54疲0赖．尝0373沫1倡．惨19做FL-46涝15核8伟．井30梯15痰8冠．吼30为37狸69岩6镰．誉98荣1欧0详．区43踪0谅．闻0673泰0见．门93渗FL-47嘱7跪8分．根85惜13背4村．谜83吧35钩62粮7锣．见23旗1自2描．翼22胸0努．惑0366搅1肤．眯35妖FL-48严19州4庭．匀67藏19晨5挪．樱58套79调93级0末．愉16奏2释5嫩．精00较0民．里0503鹊2送．因29表2以三种不同的辐射通量照射FL-45的燃烧参数夫热辐射通须量裤kw/m厚2斤热释放速熄率馅kw/m芳2丽热释放速率第叠一峰起值卵kw/m妈2黑热释放速率峰跌值来kw/m分2茎点燃慈时间陆S涛平均比光面积俩m畏2管/kg要平均有效燃烧那热罚m属2霸j/kg宴C送O休生成齐率岛kg/kg昨CO陕2挣生成胀率船kg/kg钉25涨80.68量70概143.28敲71外590.95区15.3野0.031欺1.42导35挤67.77鸡51.7伶120.01别55壳571.79形8.54津0.037知1.19川50天98.79念118.9呀160.87兽22鼻269472桥8甩44051怖141挽3981.8斧93.1PVC石塑地砖热释放率分析试验用的PVC地砖材料虽然都是以PVC为基材的，但由于其中加入的其他成分的不同，表现出来的热释放率不同。如图2-5，在同样的辐射能量,FL-41比FL-42的热释放速率大，但又小于烈FL-47远壶。由住表此1钞，跑图膊2址和苍图蜂3图丽看出来谋，律FL-42,婶FL-4奸4赛的热释放率第做一峰值和最大凭峰数值相差较仁大，而且两个馒峰值之间间隔涌时间较长。究瓜其原因可能是甩材料燃烧后表跨面形成碳膜较塞快而且较厚，腿阻碍分解的可脉燃气体的释放洗，阻止了燃烧参，推迟了轰燃享时间，对防火咬而言是有积极择意义的。缓而处FL-4像6街只有一个峰值蹄，且出现较早乖。这种材料燃太烧生成碳膜慢耍且薄，很快被夺燃烧生成的气剪体冲破，没有苏起到很好的阻类燃效果，在火丰灾中燃烧快。虫图恐2FL-4盏1FL-4津2剑在贵35kw/m竞2数热辐射通量下金的热释放速率俯图止3FL-4酒3,FL-4涂4孟在驰35kw/m央2列热辐射通量下组的热释放速率晋图坦4FL-4戏5,FL-4亭6母在白35kw/m甩2顿热辐射通量下朴的热释放速率蚂图宽5FL-4枪7,FL-4挪8哀在湿35kw/m康2诚热辐射通量下斥的热释放速率律同种的材料在川不同的热辐射光能量下其热释剪放速率也是不旗同们的冰,漫如抖图械6砌灭。忧修透图甚6部同种材料在不礼同辐射能量下游的热释放率参吓数伶从遣图类6映可以看出：材代料的热释放速抵率随照射其上邀的辐射热能量述的增加而增加爷。热释放速率眉数据越大，表涨明材料燃烧时隙对环境的热贡者献越大，火灾粱危险性越大。那而第一峰值越剖高，到达时间该越早，火灾危采险性也越大爹。眨FL-4庙5历在赌25kw/m姥2泊热辐射能量作棕用下出现第一耽峰值的时间要迷比锡在遣35kw/m折2非下出现的早，顿然后热释放率沉一直很低，甚莲至为零，接着蝶却出现了一个突很高的峰值。第由此可以推测津产生这种现象何是由于材料表颠面成碳速率高着低引起的。这毕种材料的成碳胆速率快，在材扛料表面形成碳板膜阻止了辐射捧能量向未燃基卫材传递，也阻砌止彻了盆O兴2槽向未燃基材扩雀散，阻止了燃季烧的进行，热富释放率降低。滑在碳膜下积聚功了大量燃烧生安成的气体。随爱着燃烧的进行框会使碳膜破裂增，聚集在内的北气体瞬间喷出驳，导致热释放丑率瞬间达到峰散值。这样就出闯现了图中材料于热释放率峰值磁在悄25kw/m嫁2僚辐射通量照射盐下比热在各35kw/m搭2雾照射下高的自座现倦象党.泽当然，这种推延测需要大量实冒验才能验证，蝶但由于材料有池限，这里并没饮有对它进行验扬证，有待进一葡步研究。脏3.2P薄V晌C写石塑地砖点燃申时间蜘点燃时间的长妙短是评价材料叠使用消防安全典的重要参数。加点燃时间越长株，逃生的时间发越长，也为灭般火提供了更有亦力的条件。由歉表萝1界可以看出，相爆同辐射能量下丑，各试验用的隙材料的点燃时仗间不同，点燃酿时间最长的妹为厚每FL-48秀雅泽。点燃时间最支短的是图FL-44青堤，这种地砖在箩防火要求比较犬高的场所是不竭适合使用的检。利FL-4费2突的点燃时间较跃长，出现第一被峰值时间也较械长，而且第一惭峰值出现潮后很长时间才验出现最大峰值绸，说明这种材滚料的防火性能识较舌好皱[2俭]码。由图可知在出不同辐射量下眼，同种材料的盏点燃时间也不膀同。总的来说粮同种材料的点持燃时间随辐射漂能量增高而减肤短。落图恼7FL-爆4如5羊在三种辐射能朋量下点燃时间谣情况淹3.3PV钱C存石塑地砖材料区燃烧的烟毒性厕情况共分析燃烧时生痛成的烟和有毒伏气体的种类数潮量是评价材料灰使用安全必须连考虑的因素。挎众多火灾案例倘表明，烟，毒环气体是致人死诉亡的重要因素岛。烟的释放过贱程分两个阶段际：点燃阶段的逆烟释放和有焰捉燃烧阶段的烟刮释放。前者的特烟释放量很少燃，绝大多数烟弱都是在后一阶讽段生成的。所央以讨论后一阶码段的比光面积遵就更具有意笼义功[3陡]蜘。比光面积是芹指单位质量挥冷发物产生烟的鉴量。从性表碌1让看出，相同辐动射能量下，巾FL-48戏的比消光面积灯最大，税FL-42炊敢的比消光面积绩最小。其可能班的原因是各种右PVC诱石塑地砖中所烛加的其他成分御不同。罢表焰2室表明，同一材走料在不同辐射剑能量照射下，羞产烟率随辐射食能量增高。岗火灾中燃烧产躲生的捞CO献2佳,CO斧能使人窒息死芬亡，是火灾中陪致死的重要因匀素之一。材料凡燃烧生成稠的急C挎O迫生成率越大说浩明在单位时间效内产生却的迷C条O归量越大。火灾孕是这种材料燃今烧对人的危害尸性越大。实验剥中在相同热辐兼射通量的情况收下卖，越C犁O伟生成率最大的暖是死FL-46桃,敏最小的事是廊FL-4员2倡，体CO经2赠生成率最大的悼是切FL-4勇8紧，最小的折是毕FL-4勇2务。大多数材怪料推C确O窄生成率勇在矛0.002k殊g/臭s集左右的水平，品也就是说胳以牌PV羽C居为基材的地砖只材匪料骂C猫O荷产生速率无显竭著差别。个别寄材方料静C环O精产生速率显著高增加，这是我杜们选择使用材效料和材料的开座发者应引起注钟意的。址表茎3辆前材料燃烧模的美CO,CO醒2闸产生情况垃FL-41塌FL-42虏FL-43欣FL-44幕FL-45部FL-46兼FL-47塘FL-48邪C颠O盲生成袄率书kg/s灌0.0026唯5遵0.0008之9酿0.0022嫌0.0022陆0.0026州0.0059荣2毒0.0022乡7们0.0019炕6滋CO漆2抚生成模率千kg/s兼0.0825培3带0.0795权8矿0.0826乎0.0845馒0.0833特0.0818炒4挽0.0837星0.0893虎1秤PV悼C讨由聚氯乙烯构笛成，聚氯乙烯暑在燃烧使出了芒会产生大量的闪烟雾外，而且逼烟物种还含有痛许多有毒有害箱的氯化氢气体恰。据国内外火什灾的伤亡统计穴，火灾种的伤想亡人告员可70状%艘以上是由于烟申气和毒性气体牺造成的。因此京建筑装饰材料毫今后的发展趋伤势应该是向难塑燃化，低烟，浆无卤（低毒或螺无毒）方向发宪展膜[4起]凳。结论鸦3疲．坑1英长以末PV临C踏为基材的石塑骡地砖由于美观修，耐磨等需要仿加入了某些其坦他成分，导致漏了材料燃烧特聋性的改变。棉3对．针2喷宵同一种材料随录辐射能量的增六加，点燃时间肚大大缩短，热滨释放速率第一执峰值和最大峰沉值，平均燃烧锋热等大幅度增墨加。剧3梳．吉3泽实验材料暂中愿FL-4设2宝的阻燃性能最装好。突3吉．睬4为过统一辐射能量优下，命以墙PV养C库为基材的外观状不同的石塑地绒砖蚂C纪O逐生成率一般都叙在拐0.002k早g/押s兴左右的水平，粗并没有显著差弄别，个别材干料片C饱O即生成率显著增朴加，这要我们辜在材料的选择喘使用和生成商绸引起注意。栗综上所述宽，舍PV宵C颠石塑地砖在火搂灾重的危险性码受外加基影响钩很大。建议开介发商在使用外沃加剂时能采用援使其耐燃，抑庭烟，低毒的成鹅分。参考文献盲[1触]还程远平等，表饱面期对地板材视料或在初期热绞释放特性影响瘦的研究