VC石塑地磚燃燒特性

前言聚氯乙烯(PVC)是一種應(yīng)用普遍的通用性熱塑性高分子材料。以PVC為基材的塑料產(chǎn)品已深入人們生活的各個環(huán)節(jié)，在室內(nèi)的裝飾裝修中也被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代建筑工程中越來越普遍使用的PVC石塑地磚就是其中之一。這種石塑地磚以PVC為基材，加入了回料，料合劑，填料及其他組分而制成。但由于PVC燃燒時生煙量大，釋放出大量有毒氣體等，在火災(zāi)情況下具有一定的危險性。塑料產(chǎn)品的燃燒特性是評價其使用的消防安全的重要依據(jù)。本文用錐形量熱計方法研究了幾種PVC石塑地磚的燃燒參數(shù)，并對其使用的消防安全性進(jìn)行分析。實驗部分2.1實驗材料、儀器2.1.1實驗材料：市售PVC石塑地磚。2.1.2儀器：錐形量熱儀（產(chǎn)地英國）2.2測試方法：按照ISO5660進(jìn)行測試2.3材料燃燒的錐形量熱計研究方法熱釋放速率是描述火災(zāi)的最重要參數(shù)，它的測定經(jīng)歷了熱量換算法，絕熱箱法，耗氧量法?，F(xiàn)在一般都采用耗氧量法。目前，美國和其他發(fā)達(dá)國家的一些標(biāo)準(zhǔn)都把錐形量熱計法確定為進(jìn)行材料燃燒性能測試的標(biāo)準(zhǔn)實驗方法[1]。錐形量熱計采取耗氧量原理測量材料的熱釋放速率，所謂耗氧量原理就是：材料燃燒時消耗每一單位的氧氣所釋放的熱量基本是相同的。Hugget在1980年發(fā)表的文章指出建筑業(yè)和商業(yè)中普遍使用的大多數(shù)塑料和其他固體材料都遵循這個規(guī)律，并測出這個值為13.1MJ/kg±5%。在試驗中將所有燃燒產(chǎn)生的煙氣都收集起來并在排氣觀眾經(jīng)過充分混合后，精確的測出其質(zhì)量流量和組分，至少要將O2的濃度出測來，那么通過計算可得到燃燒過程中消耗的氧氣質(zhì)量，運(yùn)用氧消耗原理，即可得材料燃燒過程中的熱釋放速率，如圖1。圖1錐形量熱儀原理圖2.3PVC石塑地磚性能結(jié)構(gòu)PVC地磚作為地面材料：減輕房屋的荷載，降低綜合造價，施工方便，縮短工期。同其它的地面材料相比，它花色品種齊全，圖案變化多樣，即有石材的華麗高雅之感，而無石材冰冷厚重之感覺，又比地毯易于清理。它防滑、吸音、抗靜電、耐磨、耐腐蝕、防水、防潮、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。且能使石紋與木紋極具個性的組合在一起。PVC地板中除一部分PVC樹脂外，其余組分是回料、料合劑、填料及其它組分。3.結(jié)果與分析試驗采用的樣品都是市場上的成品，有馬麗象牙黃，臺灣小石塊，馬麗云彩黑咖啡，馬麗云彩霧灰等。按照ISO5660標(biāo)準(zhǔn)對試樣制備的要求，將他們按原厚度制成100mm×100mm的式樣，試驗時用鋁箔包裹試樣的四周和底面，底部墊有陶瓷纖維棉，在表面放上鋼柵防止地板在燃燒過程中翹曲。試驗采用水平試驗法。對FL-41到FL-48地磚的熱輻射量為35kw/m2，測試結(jié)果如表1。FL-45地磚的熱輻射量分別為25kw/m2,35kw/m2，50kw/m2測試結(jié)果如表2。表135kw/m2熱輻射通量下樣品的燃燒參數(shù)展樣品舊名稱握熱釋放率第一施峰讀值孟kw/m肉2系熱釋放率峰撒值便kw/m陸2假點燃彼時間蹈S迅平均比光面移積斗m躍2嘆/kg臟平均有效燃燒陳熱建m臨2艘j/kg培C恐O晚生窗成率丸kg/kg董CO異2篩生艦成率劃kg/kg饒F(tuán)L-41牢9茶3鎖．第43主9盾7吉．湖58于37卻65凳5申．首59總6攻．萍72蒸0盤．冠0420斯1吩．肯31`聞FL-42腐4憤3生．偷25促13慚0堆．宋94冊66灘22佳1哄．步04謠1幟6屆．啊25陸0拐．毅0193漿1般．蘭73要FL-43浩8弟7喇．嗎69身10裂5替．憶36翠51爆59纖3麻．悶37話8擾．興29鞠0尤．崗0349頂1窯．匙29武FL-44衛(wèi)2咐4扣．穩(wěn)34詢13嘗3疑．貧99叢30段60棉7依．故34茄1拴1樂．郊13駕0違．繭0351孝1睛．倘32牧FL-45勻4粱9謊．浪96略12膏0站．布01童55梯57澆1詠．咱79茅8爐．梁54疲0賴．嘗0373沫1倡．慘19做FL-46澇15核8偉．井30梯15痰8冠．吼30為37貍69巖6鐮．譽(yù)98榮1歐0詳．區(qū)43蹤0諒．聞0673泰0見．門93滲FL-47囑7跪8分．根85惜13背4村．謎83吧35鉤62糧7鑼．見23旗1自2描．翼22胸0努．惑0366攪1膚．瞇35妖FL-48嚴(yán)19州4庭．勻67藏19晨5挪．櫻58套79調(diào)93級0末．愉16奏2釋5嫩．精00較0民．里0503鵲2送．因29表2以三種不同的輻射通量照射FL-45的燃燒參數(shù)夫熱輻射通須量褲kw/m厚2斤熱釋放速熄率餡kw/m芳2麗熱釋放速率第疊一峰起值卵kw/m媽2黑熱釋放速率峰跌值來kw/m分2莖點燃慈時間陸S濤平均比光面積倆m畏2管/kg要平均有效燃燒那熱罰m屬2霸j/kg宴C送O休生成齊率島kg/kg昨CO陜2掙生成脹率船kg/kg釘25漲80.68量70概143.28敲71外590.95區(qū)15.3野0.031欺1.42導(dǎo)35擠67.77雞51.7伶120.01別55殼571.79形8.54津0.037知1.19川50天98.79念118.9呀160.87獸22鼻269472橋8甩44051怖141挽3981.8斧93.1PVC石塑地磚熱釋放率分析試驗用的PVC地磚材料雖然都是以PVC為基材的，但由于其中加入的其他成分的不同，表現(xiàn)出來的熱釋放率不同。如圖2-5，在同樣的輻射能量,FL-41比FL-42的熱釋放速率大，但又小于烈FL-47遠(yuǎn)壺。由住表此1鈔，跑圖膊2址和蒼圖蜂3圖麗看出來謀，律FL-42,嬸FL-4奸4賽的熱釋放率第做一峰值和最大憑峰數(shù)值相差較仁大，而且兩個饅峰值之間間隔涌時間較長。究瓜其原因可能是甩材料燃燒后表跨面形成碳膜較塞快而且較厚，腿阻礙分解的可脈燃?xì)怏w的釋放洗，阻止了燃燒參，推遲了轟燃享時間，對防火咬而言是有積極擇意義的。緩而處FL-4像6街只有一個峰值蹄，且出現(xiàn)較早乖。這種材料燃太燒生成碳膜慢耍且薄，很快被奪燃燒生成的氣剪體沖破，沒有蘇起到很好的阻類燃效果，在火豐災(zāi)中燃燒快。蟲圖恐2FL-4盞1FL-4津2劍在貴35kw/m競2數(shù)熱輻射通量下金的熱釋放速率俯圖止3FL-4酒3,FL-4涂4孟在馳35kw/m央2列熱輻射通量下組的熱釋放速率晉圖坦4FL-4戲5,FL-4亭6母在白35kw/m甩2頓熱輻射通量下樸的熱釋放速率螞圖寬5FL-4槍7,FL-4挪8哀在濕35kw/m康2誠熱輻射通量下斥的熱釋放速率律同種的材料在川不同的熱輻射光能量下其熱釋剪放速率也是不旗同們的冰,漫如抖圖械6砌滅。憂修透圖甚6部同種材料在不禮同輻射能量下游的熱釋放率參嚇數(shù)伶從遣圖類6映可以看出：材代料的熱釋放速抵率隨照射其上邀的輻射熱能量述的增加而增加爺。熱釋放速率眉數(shù)據(jù)越大，表漲明材料燃燒時隙對環(huán)境的熱貢者獻(xiàn)越大，火災(zāi)粱危險性越大。那而第一峰值越剖高，到達(dá)時間該越早，火災(zāi)危采險性也越大爹。眨FL-4廟5歷在賭25kw/m姥2泊熱輻射能量作棕用下出現(xiàn)第一耽峰值的時間要迷比錫在遣35kw/m折2非下出現(xiàn)的早，頓然后熱釋放率沉一直很低，甚蓮至為零，接著蝶卻出現(xiàn)了一個突很高的峰值。第由此可以推測津產(chǎn)生這種現(xiàn)象何是由于材料表顛面成碳速率高著低引起的。這畢種材料的成碳膽速率快，在材扛料表面形成碳板膜阻止了輻射捧能量向未燃基衛(wèi)材傳遞，也阻砌止徹了盆O興2槽向未燃基材擴(kuò)雀散，阻止了燃季燒的進(jìn)行，熱富釋放率降低?；谔寄は路e聚功了大量燃燒生安成的氣體。隨愛著燃燒的進(jìn)行框會使碳膜破裂增，聚集在內(nèi)的北氣體瞬間噴出駁，導(dǎo)致熱釋放丑率瞬間達(dá)到峰散值。這樣就出闖現(xiàn)了圖中材料于熱釋放率峰值磁在悄25kw/m嫁2僚輻射通量照射鹽下比熱在各35kw/m搭2霧照射下高的自座現(xiàn)倦象黨.澤當(dāng)然，這種推延測需要大量實冒驗才能驗證，蝶但由于材料有池限，這里并沒飲有對它進(jìn)行驗揚(yáng)證，有待進(jìn)一葡步研究。臟3.2P薄V晌C寫石塑地磚點燃申時間蜘點燃時間的長妙短是評價材料疊使用消防安全典的重要參數(shù)。加點燃時間越長株，逃生的時間發(fā)越長，也為滅般火提供了更有亦力的條件。由歉表蘿1界可以看出，相爆同輻射能量下丑，各試驗用的隙材料的點燃時仗間不同，點燃釀時間最長的妹為厚每FL-48秀雅澤。點燃時間最支短的是圖FL-44青堤，這種地磚在籮防火要求比較犬高的場所是不竭適合使用的檢。利FL-4費(fèi)2突的點燃時間較躍長，出現(xiàn)第一被峰值時間也較械長，而且第一慚峰值出現(xiàn)潮后很長時間才驗出現(xiàn)最大峰值綢，說明這種材滾料的防火性能識較舌好皺[2儉]碼。由圖可知在出不同輻射量下眼，同種材料的盞點燃時間也不膀同。總的來說糧同種材料的點持燃時間隨輻射漂能量增高而減膚短。落圖惱7FL-爆4如5羊在三種輻射能朋量下點燃時間謠情況淹3.3PV錢C存石塑地磚材料區(qū)燃燒的煙毒性廁情況共分析燃燒時生痛成的煙和有毒伏氣體的種類數(shù)潮量是評價材料灰使用安全必須連考慮的因素?？姹姸嗷馂?zāi)案例倘表明，煙，毒環(huán)氣體是致人死訴亡的重要因素島。煙的釋放過賤程分兩個階段際：點燃階段的逆煙釋放和有焰捉燃燒階段的煙刮釋放。前者的特?zé)熱尫帕亢苌偃?，絕大多數(shù)煙弱都是在后一階諷段生成的。所央以討論后一階碼段的比光面積遵就更具有意籠義功[3陡]蜘。比光面積是芹指單位質(zhì)量揮冷發(fā)物產(chǎn)生煙的鑒量。從性表碌1讓看出，相同輻動射能量下，巾FL-48戲的比消光面積燈最大，稅FL-42炊敢的比消光面積績最小。其可能班的原因是各種右PVC誘石塑地磚中所燭加的其他成分御不同。罷表焰2室表明，同一材走料在不同輻射劍能量照射下，羞產(chǎn)煙率隨輻射食能量增高。崗火災(zāi)中燃燒產(chǎn)躲生的撈CO獻(xiàn)2佳,CO斧能使人窒息死芬亡，是火災(zāi)中陪致死的重要因勻素之一。材料凡燃燒生成稠的急C挎O迫生成率越大說浩明在單位時間效內(nèi)產(chǎn)生卻的迷C條O歸量越大?；馂?zāi)孕是這種材料燃今燒對人的危害尸性越大。實驗剝中在相同熱輻兼射通量的情況收下賣，越C犁O偉生成率最大的暖是死FL-46桃,敏最小的事是廊FL-4員2倡，體CO經(jīng)2贈生成率最大的悼是切FL-4勇8緊，最小的折是畢FL-4勇2務(wù)。大多數(shù)材怪料推C確O窄生成率勇在矛0.002k殊g/臭s集左右的水平，品也就是說胳以牌PV羽C居為基材的地磚只材匪料罵C貓O荷產(chǎn)生速率無顯竭著差別。個別寄材方料靜C環(huán)O精產(chǎn)生速率顯著高增加，這是我杜們選擇使用材效料和材料的開座發(fā)者應(yīng)引起注鐘意的。址表莖3輛前材料燃燒模的美CO,CO醒2閘產(chǎn)生情況垃F(xiàn)L-41塌FL-42虜FL-43欣FL-44幕FL-45部FL-46兼FL-47塘FL-48邪C顛O盲生成襖率書kg/s灌0.0026唯5遵0.0008之9釀0.0022嫌0.0022陸0.0026州0.0059榮2毒0.0022鄉(xiāng)7們0.0019炕6滋CO漆2撫生成模率千kg/s兼0.0825培3帶0.0795權(quán)8礦0.0826乎0.0845饅0.0833特0.0818炒4挽0.0837星0.0893虎1秤PV悼C討由聚氯乙烯構(gòu)笛成，聚氯乙烯暑在燃燒使出了芒會產(chǎn)生大量的閃煙霧外，而且逼煙物種還含有痛許多有毒有害箱的氯化氫氣體恰。據(jù)國內(nèi)外火什災(zāi)的傷亡統(tǒng)計穴，火災(zāi)種的傷想亡人告員可70狀%艘以上是由于煙申氣和毒性氣體犧造成的。因此京建筑裝飾材料毫今后的發(fā)展趨傷勢應(yīng)該是向難塑燃化，低煙，漿無鹵（低毒或螺無毒）方向發(fā)憲展膜[4起]凳。結(jié)論鴉3疲．坑1英長以末PV臨C踏為基材的石塑騾地磚由于美觀修，耐磨等需要仿加入了某些其坦他成分，導(dǎo)致漏了材料燃燒特聾性的改變。棉3對．針2噴宵同一種材料隨錄輻射能量的增六加，點燃時間肚大大縮短，熱濱釋放速率第一執(zhí)峰值和最大峰沉值，平均燃燒鋒熱等大幅度增墨加。劇3梳．吉3澤實驗材料暫中愿FL-4設(shè)2寶的阻燃性能最裝好。突3吉．睬4為過統(tǒng)一輻射能量優(yōu)下，命以墻PV養(yǎng)C庫為基材的外觀狀不同的石塑地絨磚螞C紀(jì)O逐生成率一般都敘在拐0.002k早g/押s興左右的水平，粗并沒有顯著差弄別，個別材干料片C飽O即生成率顯著增樸加，這要我們辜在材料的選擇喘使用和生成商綢引起注意。栗綜上所述寬，舍PV宵C顛石塑地磚在火摟災(zāi)重的危險性碼受外加基影響鉤很大。建議開介發(fā)商在使用外沃加劑時能采用援使其耐燃，抑庭煙，低毒的成鵝分。參考文獻(xiàn)盲[1觸]還程遠(yuǎn)平等，表飽面期對地板材視料或在初期熱絞釋放特性影響瘦的研究