探討擠塑型聚苯乙烯保溫板燃燒特性

摘 要 本文基于對(duì)擠塑型聚苯乙烯保溫板性能的簡(jiǎn)單了解，對(duì)其氧指數(shù)及燃燒值進(jìn)行測(cè)定及實(shí)驗(yàn)，針對(duì)二者的定義，進(jìn)行符合其需求的實(shí)驗(yàn)方法和研究，從而得到了不同情況保溫板性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)值，有效得出其具有易于燃燒、燃燒熱值較大、放熱量多等特性，為實(shí)際應(yīng)用提出建設(shè)性參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 擠塑型聚苯乙烯保溫板;燃燒特性;外墻保溫

1氧指數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

（1）氧指數(shù)定義。氧指數(shù)指的是樣品材料在氮氧混合氣體中，進(jìn)行火焰燃燒試驗(yàn)過(guò)程中所需含氧量最低的氧體積分?jǐn)?shù)，得出的數(shù)值就被稱為氧指數(shù)。通常來(lái)說(shuō)，氧指數(shù)數(shù)值越小，樣品材料的燃點(diǎn)就越高，燃燒程度越旺盛，引起火災(zāi)的可能性及危險(xiǎn)性就越大。

（2）實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備準(zhǔn)備。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)一般都應(yīng)用HC-2型氧指數(shù)測(cè)定儀對(duì)樣品材料進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定。需按照相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)備長(zhǎng)100mm、寬6.5mm、厚3.5mm的XPS保溫板樣品材料，在此基礎(chǔ)上，要準(zhǔn)備好相關(guān)測(cè)定儀器及輔助性用具，比如：最主要的HC-2型氧指數(shù)測(cè)定儀、圖像采集儀器、小刀、刻度尺等。圖像采集儀器主要是通過(guò)攝像機(jī)對(duì)保溫板整體燃燒過(guò)程進(jìn)行攝像觀察，其內(nèi)部傳輸信號(hào)通過(guò)顯示屏幕捕捉卡獲得相應(yīng)的數(shù)字圖像，在經(jīng)過(guò)微型處理后，確定試驗(yàn)樣品的具體燃燒情況。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與具體分析。將3個(gè)試驗(yàn)樣品分成為一個(gè)小組，采用試燃法對(duì)試驗(yàn)樣品的氧指數(shù)進(jìn)行有效估算。具體方法為將一根試驗(yàn)樣品在空氣中進(jìn)行引燃準(zhǔn)備，能在空氣中被點(diǎn)燃并保持持續(xù)處于燃燒狀態(tài)直至燃盡;將試驗(yàn)樣品夾在試樣夾上，并用玻璃容器罩罩住，開啟氮氧鋼瓶，通過(guò)調(diào)節(jié)氣瓶減壓閥控制內(nèi)部壓力，使其始終處于0.2～0.3MPa，然后通過(guò)調(diào)節(jié)儀器微量調(diào)節(jié)閥，促進(jìn)內(nèi)部氮?dú)馀c氧氣保持平穩(wěn)狀態(tài)流過(guò)流量計(jì)，避免出現(xiàn)較大浮動(dòng)，檢查驗(yàn)儀器壓力表保證其數(shù)值停于0.1MPa。待到燃燒結(jié)束后，對(duì)燃燒筒進(jìn)行沖洗保持30s左右。第三次試驗(yàn)則需用長(zhǎng)度為6～25mm火焰點(diǎn)燃試樣樣品的一端，引燃后立即撤離火源并快遞啟動(dòng)秒表。通過(guò)不同方法對(duì)試驗(yàn)樣品的測(cè)定，最終得出最低樣體積分?jǐn)?shù)，從而可知XPS保溫板的氧指數(shù)大約處于18.5左右[1]。

2燃燒值實(shí)驗(yàn)

（1）燃燒值定義與實(shí)驗(yàn)原理。燃燒值的實(shí)質(zhì)就是指固定單位質(zhì)量的可燃物在固定環(huán)境中進(jìn)行完全燃燒，其燃燒過(guò)程中釋放出的熱量就是所謂的燃燒值，通常來(lái)說(shuō)，燃燒值越大，釋放的熱量就越多，同氧指數(shù)正好相反。

（2）實(shí)驗(yàn)原理。在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通常都將固有定量的試驗(yàn)樣品放置在充有過(guò)量氧氣的氧彈內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)，其在燃燒過(guò)程中釋放出來(lái)的熱量會(huì)被周圍存在的水吸收，因此，可以利用水溫對(duì)發(fā)熱量進(jìn)行合理計(jì)算，可以利用已知熱值的基準(zhǔn)物的熱容量，得到儀器的量熱溫度固定階段性上升所吸收的熱量數(shù)值，在此基礎(chǔ)上將裝有一定量試驗(yàn)樣品以及過(guò)量氧氣的密閉氧彈放置在盛有定量水的容器中，直至樣品燃燒殆盡，通過(guò)放出的熱量傳導(dǎo)引起水溫升高，然后對(duì)燃燒前后的水溫差進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，從而得出有效燃燒值。

（3）試驗(yàn)樣品處理及裝置。本次實(shí)驗(yàn)的樣品材料是擠塑型聚苯乙烯保溫材料的微小顆粒，主要是由整體材料在粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎后得出，且由相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行配置的制丸裝置所得出的試驗(yàn)樣品。燃燒值測(cè)定的主要裝置主要分為三部分。建材制品燃燒熱值實(shí)驗(yàn)裝置。其試驗(yàn)裝置的型號(hào)、產(chǎn)地及具體應(yīng)用都在一定程度上呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。其主要是應(yīng)用于恒定熱容量的氧彈量熱儀中，達(dá)到有效測(cè)定材料燃燒熱值的目的。從整體運(yùn)作方面看，該實(shí)驗(yàn)裝置主要通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和具體控制，整體操作系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、量熱氧彈以及溫度測(cè)量?jī)x器三個(gè)部分重要組成部分。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，通常采用的計(jì)量物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為苯甲酸粉末，量熱彈容量大約在300±50ml左右，耐壓力始終保持在21MPa，且溫度分辨率可以精細(xì)到0.0001℃，證明計(jì)算機(jī)與溫度儀連接得出的數(shù)值具有較高的準(zhǔn)確性和精密性。梅特勒-托利多分析天平。其能對(duì)圖形給予動(dòng)態(tài)顯示功能，能對(duì)已經(jīng)使用的稱量范圍進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)顯示，具有一定的直觀化特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上還能有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的溫度補(bǔ)償功能，對(duì)環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)稱量結(jié)果產(chǎn)生的影響進(jìn)行及時(shí)顯示和修正，其最高分辨率為0.1mg[2]。實(shí)驗(yàn)裝置還包括氧氣罐、膠頭滴管、若干玻璃容器、剪子、秒表、濾網(wǎng)、量筒等，對(duì)整體試驗(yàn)過(guò)程給予輔助性幫助。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與具體分析。根據(jù)對(duì)苯甲酸這種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的熱值進(jìn)行水量的有效標(biāo)定，首先應(yīng)用相關(guān)儀器的壓片裝置制的0.5g苯甲酸成片試驗(yàn)樣品;其次，將其放入坩堝內(nèi)，并將點(diǎn)火絲纏接在氧彈的正負(fù)電極上，將樣品點(diǎn)燃;再次，想要有效吸收樣品燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的酸性氣體，用量筒量取10ml蒸餾水以及經(jīng)過(guò)處理的氧彈支架放入彈筒內(nèi)，向其中充入固定時(shí)間的過(guò)量氧氣，從而有效制成氧彈，在此基礎(chǔ)上，還要對(duì)其進(jìn)行檢查，確保不會(huì)出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象。然后將氧彈放入盛有足夠量的蒸餾水容器中，直至其將氧彈全部淹沒(méi)為止;最后，通過(guò)PC機(jī)運(yùn)行程序，將測(cè)溫裝置對(duì)其進(jìn)行測(cè)量及系統(tǒng)標(biāo)定，并用相同質(zhì)量保溫材料進(jìn)行壓片測(cè)試。以此類推共進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，從而得出相應(yīng)的燃燒值。當(dāng)量熱系統(tǒng)溫度每升高1℃需要吸收的熱量為0.01079020Mg/K時(shí)，第一次試驗(yàn)樣品燃燒總熱值為45.0505MJ/kg，第二次試驗(yàn)樣品燃燒總熱值為44.0500MJ/kg，而第三次試驗(yàn)樣品燃燒總熱值為44.6458MJ/kg，因此，可以計(jì)算出擠塑型聚苯乙烯樣品的燃燒熱平均值約為44.5821MJ/kg。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，擠塑型聚苯乙烯保溫板的性能對(duì)人們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因此以上試驗(yàn)得出XPS泡沫試樣的氧指數(shù)大約為18.5%，且擠塑型聚苯乙烯樣品的燃燒值較高，具有較高的熱值，但保溫板的氧指數(shù)較小，火災(zāi)危險(xiǎn)性能較高，對(duì)人類帶來(lái)的危害程度較大，為后期研究提供科學(xué)有效的理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王洪飛，盛誼.在自然狀態(tài)下密度對(duì)無(wú)機(jī)滲透復(fù)合聚苯乙烯保溫板的性能影響[J].建筑節(jié)能，2019，47（12）：133-137.

[2] 王恩洪，李迎春.無(wú)鹵阻燃聚苯乙烯泡沫保溫板[J].工程塑料應(yīng)用，2019，47（9）：28-34.

作者簡(jiǎn)介

毛偉波（1990-），男，浙江江山人;學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：杭州華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司，研究方向：塑料或建材燃燒。