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二级结构专业辅导：保温系统防火安全性存在的问题及应对措施(2)
二、根据本人20多年对PU泡沫防火安全应用研究实践经验，经过不断改性的PU泡沫塑料技术攻关研究，具有抗火灾功能的新型PU材料是能够研制出来的，完全能满足日益严格的中国防火安全要求 聚氨酯泡沫塑料（PU）目前几乎渗透到国民经济各个部门和各个领域。对于PU泡沫阻燃的法规和标准，我国消防部门多年以来，相继制定了许多防火指标及阻燃标准，并且始终要高于国际的任何指标及阻燃标准，尤其是单项，我国一直处于国际领先的最高位。其中有： 1.1984年公安消防部门提出用于建筑上的PU材料，其氧指数不得小于26； 2.1997年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB，其B1等级PU材料指标，氧指数必须大于32； 3.2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》GB，提出PU复合风管材料指标是烟密度SDR≤25. 国内外专家一致认为：PU材料的耐热、耐温、低烟、低毒以及防火技术能否攻关成功，已成为PU材料能否继续发展的关键性问题。我国消防部门在 80年代初期颁布了PU泡沫用于建筑的氧指数不得小于26的第一个法规，在当时的历史条件下，要达到此项指标有一定难度。未经阻燃处理过的PU泡沫，其氧 指数只有17.因而国家提出研制氧指数大于26的PU泡沫，引起国内聚氨酯研究部门的普遍关注和重视。国家科委在“六五”、“七五”期间，将PU硬质泡沫 塑料氧指数大于26的指标列为国家攻关课题，“六五”攻关失败，“七五”攻关成功了，此项指标在当时世界上的相关PU标准也是最高的。但在以后的实际使用 中，逐渐认识到硬质PU泡沫塑料毕竟是一种易燃的高分子材料，即使氧指数达到26甚至更高，并非意味着在真实火灾中不燃烧，它仅能延缓着火时间，增加人们 逃生时间。当时攻克此项技术难关主要是依靠合成一个含氮高官能度自催化聚醚体系，增加低效阻燃剂（TCEP）添加量，以期达到氧指数26的指标。随着我国阻燃技术的发展，在80年代末期开发成功高效阻燃剂DMMP，易燃PU泡沫要达到氧指数26已不是攻关技术难题，只需在PU泡沫体系添 加一定量的高效阻燃剂DMMP，就很容易达到氧指数26.现在国内PU火灾不断发生，使人们认识到PU泡沫材料即使达到氧指数26，甚至更高，并非意味着 在火中不燃烧，大量阻燃剂的使用却又带来烟雾大、毒性大的弊端。对火灾事故中人员伤亡分析，90%以上人员的伤亡主要是PU材料在燃烧过程释放出大量烟毒 气造成的。现在，要求全面地了解泡沫塑料性能，科学地确定阻燃性能的综合评价指标，达到真实地反映在实际火灾中材料的燃烧真实行为，已提到议事日程上来。最初的自熄性和氧指数作为评价材料燃烧难度程度的指标，已远远不够，还必须考虑到着火后的火焰传播扩散速度指标，产生烟雾大小及毒性情况。 从上述四项防火指标考虑出发，我国已颁布了一系列PU材料防火安全国家标准： 1.1989年我国颁布了国家标准：建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料（GB1），并于1990年开始实施规定的水平燃烧法和垂直燃烧法测定聚氨酯泡沫塑料的阻燃性，即用火焰传播性来衡量材料的阻燃性。 2.1997年颁布国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB）。日实施，规定用氧指数、垂直燃烧、烟密度三项指标，测定更为严格的硬质聚氨酯泡沫塑料，即用着火性、火焰传播性、烟密度三项综合性指标来衡量材料的阻燃性能。 3.2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》（GB）。日执行，规定PU复合风管PU材料烟密度等级≤25，即用更为严格的烟密度来衡量材料的阻燃性。 4.2006年颁布的国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及识标》（GB）。日正式实施，规定用着火性（热释放性）、火焰传播性、发烟性、烟气毒性等四项指标衡量PU泡沫阻燃性。 5.2006年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB）。日正式实施。这是目前世界上最为科 学、最为合理、同国际先进标准直接接轨的国家标准。这是对燃烧特性的内涵由从前单纯的火焰传播和蔓延，扩展到材料在真实火灾中实际燃烧特性的参数，即燃烧 热释放量（热值）、燃烧热释放速率、烟密度（SDR）、烟气生成速率、燃烧产物烟气毒性以及火焰传播等。用这些参数可将建筑材料分为A1、A2、B、C、 D、E和F七个级别。这个新的分级体系是基于材料在真实火灾场景中的燃烧特性的一套评价体系。 从上述颁布的一系列国家标准中可看出，不仅其单项防火指标是国际上最高的，而且我国防火标准是高于国外的，其中对防火标准的四项参数（着火性、
火焰传播性、发烟性、烟气毒性），在国外只要达到其中1～2项就可以允许其使用，国外任何一个国家标准中都没有要求四项参数同时达到方可使用。 在我国所制定的防火标准中，要求四项参数指标必须同时达到方可使用，决不允许国外那样只要达到其中1～2项指标就可以使用。最新颁布的 GB标准是参照欧盟EN02标准，在制定时，还对部分级别另行增加了燃烧生成物毒性试验要求，因而要高于欧盟 EN02标准。 20多年PU应用实践经验证明，按照目前传统的运用添加高效阻燃剂阻燃化技术，来攻关解决PU泡沫塑料的防火阻燃问题，以达到我国颁布的一系列 PU防火安全国家标准，这似乎是不可能的。经过20多年的技术攻关研究，目前市场上已找到使原易燃的PU泡沫达到氧指数高、火焰传播性小、烟雾小、毒性 小、耐燃性好、火焰贯穿强的难燃化技术路线。该核心技术是采用化学结构改性技术，选用国际先进的无卤化、结碳膨胀性阻燃化技术路线。此技术的主要创新点为：在PU易燃的氨基甲酸酯分子结构中，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物（异氰脲酸环、哑唑烷酮、芳香族 环、碳化亚二胺键），或引入具有难燃结构聚合物纳米颗粒。这样一方面大大提高了泡沫阻燃性、耐温性，同时大大地降低泡沫释放烟雾毒性的难题。没有经过化学 结构改性的PU泡沫，其氧指数在17～18，它的闪点和自燃点分别为310℃和415℃，在空气中极易燃烧。在200℃至250℃就开始逸出挥发物，释放 有毒气体，并开始进行热分解反应，放出大量有毒气体及烟尘。采用上述难燃化技术路线化学结构改性的PU泡沫，温度即使达到400℃时，几乎无挥发物逸出。 在高温下，泡沫在燃烧过程中，首先在PU泡沫表面生成具有焦碳皮结构的发泡阻隔层，此阻隔层起到了大大p少泡沫燃烧过程中产生的烟雾和毒性气体的作用。发泡阻燃层的几种主要功能：第一、具有隔热功能，能防止提供继续燃烧的热量传递；第二、具有隔气功能，一方面阻止对PU泡沫继续供氧，另一方面 阻止PU泡沫继续燃烧；第三、吸附PU燃烧产生热熔融滴落物，防止二次起火。这一发泡阻燃层起到的三重作用，达到防火、阻燃功能，起到了在火灾发生时的真 正防火功能。在这20多年内，研制PU泡沫，采用上述难燃化技术路线，攻克了PU泡沫耐燃、耐温中一系列技术难关，其技术指标可达到目前PU在国际上也难以达到的下列一系列难燃、耐温高指标： 1.使PU耐温性从120℃提高到150℃，甚至达到170℃； 2.使PU氧指数由17～18提高到30以上，甚至高达35； 3.使PU泡沫原来烟雾大的状况大大降低，可使烟雾密度等级分别达到SDR≤75、SDR≤50、SDR≤30； 4.使PU泡沫由原来无火焰贯穿能力，达到耐半小时甚至高达一小时。 具有上述特性的PU泡沫，目前已广泛应用于国民经济各部门中，并在20多年内，取得以下主要成果： 1.所研制的阻燃、耐温PU泡沫，成功地应用在航空、火车、建筑、油田等领域，经检测的泡沫性能达到建筑、航空、火车PU阻燃一级标准； 2.在PU耐温技术攻关中，实现国内第一个攻克PU硬泡耐温170℃的技术难关。在亚运会期间，成功应用在亚运村国际会议中心供热埋地管道保温工程中； 3.连续8年（）给广东茂名油田供应耐150℃、氧指数达30的高效PU泡沫材料； 4.1999年攻克了我国第一个PU难燃B1等级技术。5年中，国内先后有4条连续中央空调PU板材生产线上成功应用PU难燃B1等级技术。 20多年来，本人已积累PU防火应用研究和实践的经验，目前中国建筑节能保温材料中，急需攻关的具有抗火灾功能的新型PU泡沫材料是能搞出来的。采用本人研制的化学结构改性技术，走无卤化、结碳膨胀型难燃化技术路线PU泡沫是能够研制出来的。 本人研制的新型PU泡沫材料，在火灾发生时，有如下具体性的抗火灾功能：1.防止火灾蔓延，具有防止释放烟毒双重功能；2.抗火焰贯穿能力强， 耐火极限性好；3.材料强度和体积在火灾中，不损失过多，面层无爆裂、无塌落，抗火灾的功能性强；4.具有既保温、又防火的安全双重功效。此四项特性与中 国PU防火安全标准紧密相连，这是具有中国特色的防火安全的新产品。 三、尽快建立中国式建筑节能保温系统中的防火安全技术标准，规范划分防火安全耐火性等级，并作出相应具体应用范围的规定。 中国建筑节能已提到重要的议事日程，并且是刻不容缓。针对我国目前在建筑节能市场良莠不齐地大规摸应用高效节能泡沫（EPS、XPS、PU）的现状，本人特别慎重地提出，应尽快建立具有抗火灾功能的新型PU泡沫的中国式建筑节能保温系统。 中国目
前的建筑节能市场比较混乱，缺乏建筑设计技术的规范。例如： 1.我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》（GB），没有针对外墙外保温的防火设计规范，对不同防火等级的外墙外保温系统缺乏分级标准和使用范围限制； 2.我国现行的外墙外保温系统的国家或行业产品标准及相关技术规范，对燃烧指标要求不严、不重视。 当务之急是我国有关部门必须加快做下述工作： 1.参考国外外墙外保温系统产品标准，建立起我们自己的保温系统产品国家标准，按《建材不燃性试验方法》（GB5464）、《建筑材料难燃性试 验方法》（GB8625）、《建筑构件耐火试验方法》（GB9978）和最新颁布的《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB）的规定，对国 内目前采用的外墙外保温系统作一个绝热材料和整个系统（保含保温绝热材料在内）的燃烧性能和耐火极限试验，把耐火性指标列为必有指标并加以分级； 2.参考国外外墙外保温系统技术规范，建立起我们自己的保温系统技术规范，并依据耐火性等级规定不同应用范围； 3.大力提倡和加快不燃性材料、耐火等级高的高效节能材料、耐火等级高的无机有机复合高效节能材料，和我们研究的具有抗火灾功能的新颖PU保温节能材料等外墙外保温复合系统开发和应用。 四、结束语 我国颁布建筑用的PU泡沫防火体系标准始终要高于国外同类体系的标准，这给中国聚氨酯工业的发展和建筑节能的发展带来了双重的意义。对外来讲， 无形之中给中国PU产品直接打入国际市场开辟了一条绿色通道；对内来讲，中国PU产品某些指标要高于国外同类产品，这在无形之中形成技术壁垒。因而可以 说，中国严格的PU防火标准，给中国聚氨酯工业发展和推动中国建筑节能工作，形成具有中国特色的既有自主知识产权的PU产品系统，带来了一个发展机遇。希 望有远见的企业家联起手来，共同创建具有中国特色的防火灾功能的新颖PU保温泡沫材料及建立中国式的建筑节能保温体系，为中国的建筑节能事业做出新的贡献。--博才网
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聚氨酯泡沫的阻燃以及阻燃原理
聚氨酯泡沫的阻燃以及阻燃原理聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大，未经阻燃处理的聚氨酯是可燃物，遇火会燃烧，一旦着火，燃烧过程将非常快速，燃烧和分解产生大量有毒烟雾，给灭火带来困难。特别是聚氨酯软泡开孔率较高，可燃成分多，燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气，易燃且不易自熄。聚氨酯泡沫塑料的许多应用领域如建筑材料、床垫、家具、保温材料、汽车座垫及内饰材料等，都有阻燃要求。国外对聚氨酯泡沫材料的阻燃相当重视，颁布了许多有关阻燃的法规和阻燃标准。在我国，虽然还没有建立关于聚氨酯泡沫阻燃的规定，但实际上，对用于飞机、轮船、铁路车辆、汽车，其它重要行业部件、设备及某些场所的聚氨酯泡沫，先后都提出了阻燃要求，且很多已采用了阻燃级聚氨酯泡沫。 所谓阻燃，实际上指达到某种规范或某种试验方法的一个具体标准，聚氨酯硬泡的&阻燃&或&难燃&一般只是对于小火而言，在大火中仍能燃烧。不过阻燃性能好的泡沫塑料不易引起火灾，即使发生火灾，由于燃烧性能的降低，可减少快速火灾蔓延及产生刺激性有毒烟雾的危险。 聚氨酯的阻燃原理 一般通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。也可采用含阻燃元素的多元醇(及反应性阻燃剂)为泡沫原料。 阻燃剂必须具有以下一种或数种功能:能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质;能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质;可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。 在聚氨酯泡沫中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的碳化物，属于催化成炭阻燃技术，泡沫体中磷含量达1.5%左右时即可获得较佳的阻燃效果。 含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用，卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂，在泡沫塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。为使泡沫获得较满意的阻燃性能，泡沫体中B:质量分数应达12%一14%，或C1质量分数达18%-2096。当磷一卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0.5%P+ (4%一596 ) B:或1%P+ (8%一12%) Cl即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。
(来源：大城县鑫龙日升保温防腐工程有限公司)
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