1.两种常用的泡沫塑料
PS和PU泡沫是隔热材料中作为芯材的主要材料。PS吸水性小，机械强度较高，该材料对建筑物屋面、墙体、地面进行保温隔热有着比其它材料更好的性能，由于其良好的隔音、防潮、耐腐蚀性能，成为室内装演，地板铺设填充板的绝佳选择；PU是热固性泡沫塑料，不仅容重小，低温或高温尺寸稳定性好、使用寿命长，而且导热系数小，绝热性能优异，强度比PS高，可为墙、屋面、管道提供很好的隔热层。
PS由苯乙烯单体聚合而成，PS燃烧时会出现黄橙色火焰，并冒出大量黑烟炭束，发出特殊的苯乙烯气味。
PU是由含异氰酸酯基(NCO)的多异氰酸酯与含有经基的聚醚或聚酷反应而生成的一类聚合物，在分子结构中含有氨基甲酸酯基，聚合简单，甚至可以在建筑施工现场喷涂发泡，在建筑中主要以泡沫塑料的形式使用。
2.阻燃机理及方法
塑料泡沫由于其特殊的化学结构，决定了大多数塑料产品都是易燃产品，并且有些材料在燃烧过程中产生融滴，很难扑救。当塑料泡沫点燃时，高分子链中的一些弱链断裂降解分解出可燃气体、CO2，H2O及烟雾等，随着混合气体浓度增高，温度超过其燃烧极限时就会燃烧释放出大量的热量，大多数塑料热分解产物为复杂的气、液、固三相混合物，有机物的阻燃就是要控制热分解的产生和发展。
阻燃是一种物理和化学作用，通过生成某些物质吸热或生成传热系数很低的隔热层来抑制燃烧的化学反应，达到降低、延缓火灾蔓延的目的。常见的阻燃方法有：
(1)减少材料中可燃物的含量。在泡沫塑料中加人一定的不燃材料来降低材料的发热量，可以很好改善材料的燃烧性能，如某些酚醛泡沫由于加人大量无机材料甚至可以达到不燃性A级。
(2)混人阻燃添加剂，抑制材料燃烧的气态反应。在合成材料时加人添加剂以捕捉燃烧时析出的自由基(OH•)，从而达到阻燃目的。目前常见的阻燃添加剂为卤系添加剂，卤系阻燃剂是指在材料中添加含卤素的阻燃剂，并配以有毒的锑化合物组成卤一锑阻燃体系，当卤化物受热分解时产生活性卤素基团HX，与自由基作用能有效地改变高聚物的热氧化过程，从而起到阻燃作用。但是由于卤素的存在，热分解生成的卤化氢可能造成二次污染，因此目前添加金属氢氧化物是更有效的方法。金属氢氧化物如Al(OH)3，Mg(OH)2在200℃以上的温度下吸热脱水，可以带走产生的燃烧热，其脱水生成的氧化物在材料表面形成一道坚固致密的阻燃屏障，起到绝热防护作用，从而降低燃烧速度、防止火焰蔓延，达到抑制燃烧的目的。
(3)隔绝氧气，控制热传递的方法。在泡沫塑料表面刷防火涂料，燃烧生成的炭化层能隔绝火焰对材料的接触，或者粘贴金属箔(板)，不但可以通过反射减少吸热量，而且可以阻止泡沫芯材与火焰的直接接触，起到阻燃的目的。
3.燃烧性能要求
依据建筑防火设计规范的规定，墙面应采用难燃B1级或不燃材料A级，按GB8624一1997规定难燃B1级检验项目及要求见表1。
表1大难燃试验项目及要求
|
检验项目 |
依据标准 |
指标 |
|
燃烧剩余长度最小值/mm |
GB/T8625一88 |
＞0 |
|
燃烧剩余长度平均值/mm |
≥150 |
|
|
最高烟气温度平均值/℃ |
≤200 |
|
|
烟尖高度/mm |
GB/T8626一88 |
＜150 |
|
烟密度等级 |
GB/T8627一1999 |
≤75 |
对于管道隔热保温用泡沫塑料，可按GB8624一1997对特殊用途材料的燃烧性能B1级的规定，如表2所示。
表2 小难燃试验项目及要求
|
检验项目 |
依据标准 |
指标 |
|
氧指数 |
GB/T2406 |
＞32 |
|
平均燃烧时间/s |
GB/T8333 |
≤30 |
|
平均燃烧高度/mm |
≤250 |
|
|
烟密度等级 |
GB/T8627一1999 |
≤75 |
按照表1检验项目进行的检验一般称大难燃试验，按照表2进行的试验也叫小难燃试验。
表3 大难燃试验数据
|
产品名称 |
燃烧性能 |
|||
|
最小剩余长度/mm |
平均剩余长度/mm |
最高烟气温度/℃ |
烟密度 等级 |
|
|
聚苯乙烯阻燃泡沫塑料板材 |
420 |
506 |
114 |
29 |
|
聚苯乙烯挤塑板芯材 |
430 |
495 |
88 |
54 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温隔热板 |
600 |
660 |
108 |
63 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温板 |
615 |
638 |
119 |
67 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温板 |
390 |
424 |
125 |
47 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温板 |
400 |
437 |
129 |
70 |
|
挤塑式聚苯乙烯保温板 |
310 |
349 |
135 |
66 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温板 |
350 |
449 |
129 |
57 |
|
聚苯乙烯阻燃泡沫塑料 |
375 |
430 |
124 |
64 |
|
铝箔覆聚氨酯风管板材 |
210 |
253 |
99 |
63 |
|
聚氨酯铝箔夹芯风管板材 |
250 |
270 |
89 |
55 |
|
聚氨酯铝箔夹芯风管板材 |
300 |
329 |
121 |
73 |
|
铝箱复合隔热聚氨酷风管板材 |
275 |
333 |
134 |
52 |
|
铝箔复合酚醛泡沫保温材料 |
300 |
385 |
83 |
3 |
|
酚醛复合泡沫板 |
300 |
333 |
106 |
1 |
|
尖端酚醛泡沫 |
345 |
365 |
91 |
3 |
4．燃烧性能现状
由于泡沫塑料燃烧性能较差，在应用时通常需要进行阻燃处理，或者与其他材料复合使用，制成复合夹层板、彩钢板等。与传统保温隔热材料相比；泡沫塑料的燃烧性能相对较差，但是经过阻燃处理或结构防火处理的材料也可以达到国家防火建材标准规定的不同燃烧性能要求。以下是国家防火建材质检中心对目前市场上泡沫塑料材料的抽检情况，选择的主要是PS，PU材料的泡沫板材或管道材料。
表4 小难燃试验数据
|
产品名称 |
燃烧性能 |
|||
|
氧指数 |
燃烧时间/s |
燃烧高度/mm |
烟密度等级 |
|
|
聚苯乙烯泡沫板 |
30.4 |
10 |
90 |
21 |
|
挤塑式聚苯乙烯保温板 |
29.5 |
10 |
120 |
45 |
|
聚苯乙烯阻燃泡沫板 |
35.0 |
10 |
80 |
20 |
|
豪适挤塑聚苯乙烯保温板 |
33.8 |
10 |
120 |
41 |
|
XPS挤塑式聚苯乙烯保温板 |
25.4 |
10 |
150 |
74 |
|
聚苯乙烯挤塑泡沫保温板 |
30.5 |
10 |
110 |
64 |
|
挤塑式聚苯乙烯保温板 |
29.7 |
10 |
110 |
72 |
|
聚苯乙烯自熄泡沫板 |
33.0 |
10 |
100 |
33 |
|
软质聚氨酯保温材料 |
23.5 |
/ |
/ |
/ |
|
软质聚氨酯塑料 |
20.7 |
/ |
/ |
/ |
|
软质聚氨酯塑料 |
24.7 |
/ |
/ |
/ |
|
聚氨酯隔热夹芯板 |
22.0 |
16 |
250 |
50 |
|
聚氨酯保温风管板材(芯材) |
32.4 |
10 |
120 |
72 |
|
硬质聚氨酯泡沫塑料 |
22.8 |
10 |
210 |
72 |
|
酚醛泡沫保温材料 |
50.5 |
10 |
80 |
4 |
|
酚醛泡沫保温材料 |
49.5 |
10 |
30 |
1 |
从上面结果可以看出，不同的产品燃烧性能差异很大，这些材料的燃烧性能不仅与材料自身性能有关，最主要的还与它们的阻燃处理方式有关，即加人的各种阻燃剂、产品的复合结构、粘结剂等。在这些产品中，PS，PU材料只要经过适当处理一般还是可以达到燃烧性能Bl级要求的。从表中还可以看出按照GB/T8625的试验方法进行燃烧试验时，多数材料燃烧剩余长度比较大，烟气温度也不高，烟密度小于75。但是按照小难燃试验时，由于氧指数较低，合格率比较小。
5．结束语
由于具有比传统材料更加优异的建筑性能，泡沫塑料广泛的应用于建筑物外墙、屋面、楼面、地板、顶棚、隔墙等的保温隔热，是新一代理想的建筑节能材料。但是燃烧性能差是它的一大缺陷，通过阻燃处理或与其它材料复合使用的泡沫塑料燃烧性能可以得到有效的改善。在常用泡沫塑料中，如PS，PU，PE，PF泡沫塑料由于合成加工方法不同燃烧性能存在差异，但是通常而言PS泡沫材料的氧指数很低，材料遇热收缩，不易传播火焰；PU材料一般产烟量较高，氧指数较低；PE材料氧指数较高，但燃烧易融滴流淌。相比较而言，酚醛泡沫材料的氧指数、烟密度等燃烧性能更好。
氧指数测试的是在氧、氮混合气流中刚好维持试样燃烧所需的最低氧气浓度，但试验时火焰向下燃烧，这与实际火灾中材料的燃烧情况不同，所以用氧指数来评定材料的燃烧性能存在着很大的争议。从上面的试验数据也可以看出，PS，PU材料氧指数很难通过，但是做大难燃试验效果却很好，如在表3中3，5，6，8号样品，它们的氧指数分别是32.9，24.8，30.8，26.8。因此，按照GB/T2406-93试验所得的氧指数与材料的燃烧性能的对应关系，还需做进一步的研究。按照传统的试验方法，某些材料按照不同的试验方法会得出一些相互矛盾的结果，不能如实的反应材料在实际火灾中的燃烧特性，因此国家防火建材质检中心正积极的对其进行探讨和研究，并对建筑材料防火分级标准进行修订，努力为防火建材的良好发展做出应有的贡献。
