基于玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂燃燒性能分析

黃定芳

摘要：本文主要分析了玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料相關(guān)內(nèi)容，其次闡述了玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂燃燒性能試驗操作要點(diǎn)，通過相關(guān)分析希望進(jìn)一步提高各個領(lǐng)域?qū)Υ朔N材料的使用安全性，僅供參考。

關(guān)鍵詞：玻璃纖維;樹脂燃燒性能;燃燒機(jī)理;危險性

1玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料概述

在對“玻璃纖維增強(qiáng)塑料”進(jìn)行分析之后，可知其實際上就是人們常說的“玻璃鋼”。如果按照實際應(yīng)用的纖維不同，可以將玻璃纖維增強(qiáng)塑料，具體分為多種不同類型。

對于玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂塑料而言，一般狀況狀況下都是將玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，將不飽和聚酯作為基體材料的一種復(fù)合材料。經(jīng)過深入研究，可知不飽和聚酯樹脂，實際上屬于熱固性樹脂的范疇，這樣在熱或是引發(fā)劑的作用下，就能夠固化成為一種高分子網(wǎng)狀的聚合物，其具有機(jī)械強(qiáng)度低和無法滿足大部分使用要求的特征?；诖?，如果想要顯著提升機(jī)械力學(xué)性能，就要在其固化成型這一過程，將玻璃纖維增強(qiáng)作為主要方式，制作成性能得到有效改善的玻璃鋼制品，其被稱為“玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯材料”。在將這種材料與傳統(tǒng)形式的材料對比之后，了解到玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯材料自身具備諸多優(yōu)勢，具體如下。

一是輕質(zhì)高強(qiáng)。主要及時因為這種類型的材料密度小，只為鋼的1/4-1/5，但是其強(qiáng)度比較大，甚至能夠超過型鋼和硬鋁。二是抗腐蝕性能強(qiáng)。這一特征具體表現(xiàn)為對一般濃度的酸、堿、鹽等物質(zhì)，具有比較強(qiáng)的抵抗能力。三是電絕緣性能強(qiáng)。即便是在高頻作用下，這種材料也能夠保持一定的介電性能，甚至不會反射無線電波，具有較強(qiáng)的微波透過性能。四是具有較強(qiáng)的絕熱性能[1]。五是線性膨脹系數(shù)非常小，如與普通形式下的金屬材料具有相似性。

正是因為玻璃纖維不飽和樹脂塑料的各項特征非常顯著，這種材料以及制品被我國各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。比如：我國建筑、石油、化工、輕工等多個行業(yè)，非常注重這種材料的應(yīng)用。但是在實際應(yīng)用這一材料期間，極易忽視使用過程中潛在的火災(zāi)危險性，主要就是因為具體使用的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯材料，沒有經(jīng)過阻燃處理。

2玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂燃燒性能分析試驗要點(diǎn)

2.1確定試驗對象

本次試驗在操作之前，選取的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料，是以8mm厚度的板材為主，基體材料是不飽和聚酯樹脂;并且將玻璃纖維氈布作為增強(qiáng)材料，通過使用“模壓成型或?qū)訅悍ā边M(jìn)行制作。此外，這一材料屬于平板狀制品的范疇，通常狀況下可以將其應(yīng)用在建筑、電氣設(shè)備、船舶等多個方面。

2.2明確試驗方法

在開展本次試驗期間，主要就是將錐形量熱儀、房間墻角火試驗，這兩種不同規(guī)模的火災(zāi)的測試方法作為試驗操作方法。

一是錐形量熱儀試驗，其是材料燃燒特性測試眾多方法中，具有代表性的一種小尺寸測試方法，并且按照規(guī)定進(jìn)行分析，可知此種方法是電器和家具制品，用泡沫塑料燃燒性能測試的一種關(guān)鍵方法。

二是房間墻角火試驗，如果按照此方面的規(guī)范要求進(jìn)行研究，就能了解到其是建筑材料，以及制品燃燒性能分級的主要火災(zāi)參考場景，更是使用建筑材料以及制品期間，評價火災(zāi)危險性的一項重要手段。此種試驗方法與錐形量熱儀試驗方法，存在一定的相似性，具體表現(xiàn)為都是采用耗氧原理，結(jié)合測試材料在實際燃燒期間，產(chǎn)生的熱量和煙氣等實際狀況，來正確評價材料在建筑火災(zāi)控制方面的作用。

2.3細(xì)致分析實驗結(jié)果

一是錐形量熱儀試驗結(jié)果分析。

按照相關(guān)規(guī)定要求，將錐形量熱儀的錐輻射照度設(shè)置為50KW/m2，排氣系統(tǒng)流量為0.024m3/s，實驗時間為20min等。在進(jìn)行本次試驗期間，分別對3組材料進(jìn)行測試，可知玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料在試驗進(jìn)行40s左右被點(diǎn)燃，并且具體被釋放的總量，能夠達(dá)到90MJ/m2，熱釋放速率的峰值能夠達(dá)到230KW/m2等。試驗操作人員結(jié)合其熱釋放速率曲線、產(chǎn)煙速率曲線進(jìn)行分析，就能夠看出這種材料的實際燃燒速度非?？欤踔猎?00s左右的時間，其熱釋放速率和產(chǎn)煙速率等都能夠處于最大狀態(tài)。

二是房間墻角火試驗結(jié)果分析。

在開展房間墻角火試驗期間，同樣也是嚴(yán)格按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)做好測試工作。在實際操作實驗期間，一般都會將玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料，安裝在用于試驗的房間墻壁和天花板上，并且還要在墻壁和天花板上，均勻的鋪設(shè)具體厚度為8mm、密度為720kg/m3的增強(qiáng)硅酸鈣板，主要目的就是將其作為試樣基材。在點(diǎn)火源期間是以使用砂盒燃燒器為主，在試驗進(jìn)行期間著重觀察試驗房間是否存在轟然現(xiàn)象。

3火災(zāi)危險性分析要點(diǎn)

之所以開展火災(zāi)危險性分析工作，主要就是有一些使用人們沒能準(zhǔn)確認(rèn)識到這項問題的嚴(yán)重性?；诖耍鸵獜囊韵露鄠€角度出發(fā)，著重開展此項工作，通過全面掌握燃燒機(jī)理、全面分析危險性等方式，提升火災(zāi)危險性分析有效性和可靠性。

3.1全面掌握燃燒機(jī)理

在對玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯材料的成分進(jìn)行研究之后，了解到不飽和聚酯樹脂就是其中的主要成分。即便玻璃纖維增強(qiáng)氈布屬于無機(jī)不燃材料的范疇，但是實際占比卻比較小，這樣將不利于材料獲取高效的阻燃處理，甚至其也會與普通形式下的高分子聚合物具有相似性。對于不飽和聚酯樹脂材料而言，因為其是一種熱分解性物質(zhì)，所以一旦外界的溫度比較高，這種材料就會受到熱作用的影響產(chǎn)生降解現(xiàn)象。

在此之后，極易使分子鏈產(chǎn)生斷裂等問題，進(jìn)而不可避免的會產(chǎn)生碳?xì)浠衔锟扇細(xì)怏w，具有包括苯乙烯和二聚苯乙烯等多種不同類型的可燃?xì)怏w。不僅如此，對于這些不同類型的外逸可燃?xì)怏w而言，如果遇到外部火源，就會發(fā)生迅速燃燒的現(xiàn)象，如在實際燃燒過程中具體產(chǎn)生的熱量，還會對材料產(chǎn)生反向作用。與此同時，氣體分子也會不斷的進(jìn)行外逸，這樣就會在樹脂本體上留下較多的孔穴。在空氣氧氣的作用下，就會出現(xiàn)氧化降解和燃燒等現(xiàn)象。這樣能夠釋放出相應(yīng)的熱量，無形中使樹脂基體的溫度呈現(xiàn)逐步上漲趨勢[2]。除此之外，伴隨著外界熱量被不斷吸收，以及氧化降解作用逐步加大，就會使反應(yīng)向內(nèi)部延伸，進(jìn)而就會加劇燃燒狀況，隨之就會釋放出更多的煙氣和熱量。經(jīng)過這些分析之后，就會發(fā)現(xiàn)處于火災(zāi)狀況下，玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂塑料的火災(zāi)危險性非常高。

3.2細(xì)致分析危險性

一是從建筑行業(yè)要求的角度進(jìn)行研究，嚴(yán)格按照《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識》在這一規(guī)范制度，對電器類的阻燃材料，或是橡膠制品的要求開展試驗，能夠精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)熱釋放速率峰值處于小于150KW/m2的狀態(tài)。此外，如果是嚴(yán)格按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)，對我國建筑制品難燃性的具體要求記試驗，就會發(fā)現(xiàn)實際上在100KW的火源環(huán)境下，基本上不會產(chǎn)生轟然現(xiàn)象。

二是如果從軌道交通這一角度出發(fā)開展試驗，依據(jù)“材料以及組件燃燒性能要求”進(jìn)行分析，就會發(fā)現(xiàn)車輛的內(nèi)部組件，像頂璧、隔斷、艙門;外部材料，像車廂的外殼和油漆涂層等;其他類型的材料，火災(zāi)危險等級都會存在顯著差異。在實際落實試驗操作期間，不同火災(zāi)危險等級的材料，其實際要求的熱釋放速率峰值也會存在差異。

三是在船舶上，則是要嚴(yán)格按照國際海事組織規(guī)則中，與“耐火試驗程序應(yīng)用規(guī)則”相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行試驗，并且也要保證熱釋放速率峰值處于小于60KW/m2的狀態(tài)，同時也對熱釋放總量、平均產(chǎn)煙速率進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定，如具體數(shù)值分別為小于20MJ/m2、0.005m3/s。

在對上述這三種不同應(yīng)用條件下、不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗要求的測試，進(jìn)行比較之后，最終獲得的測試結(jié)果，都不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在此種狀況下，能夠說明在具體應(yīng)用玻璃纖增強(qiáng)不飽和樹脂塑料期間，就是具備比較高的火災(zāi)危險性。

結(jié)束語：

綜上所述，在對玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂燃燒性能進(jìn)行細(xì)致分析期間，先是介紹了玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂塑料這項材料的具體特征，之后結(jié)合實際狀況和要求，選用錐形量熱儀、房間墻角火這兩種不同形式的試驗方法，最終目的就是為了更加精準(zhǔn)全面的研究這種材料的實際燃燒性能。在按照標(biāo)準(zhǔn)步驟開展實驗以及分析試驗結(jié)果之后，可知我國各個領(lǐng)域在具體應(yīng)用這種材料期間，具有較強(qiáng)的火災(zāi)危險性，需要格外注意，否則極易產(chǎn)生更加嚴(yán)重的問題。在完成試驗操作之后，細(xì)致比較玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料，在不同應(yīng)用條件和不同標(biāo)準(zhǔn)要求下的具體狀況，確定其具體產(chǎn)生的火災(zāi)危險性。通過做好這些工作的方式，既能更加精準(zhǔn)的確定危險火災(zāi)性，也能在實際應(yīng)用期間，制定針對性的火災(zāi)防控方案，在保證玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂材料充分發(fā)揮應(yīng)用價值的基礎(chǔ)上，可以讓各個領(lǐng)域的材料使用和管控人員明確其燃燒性能，提升使用安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]許銳賢.對不飽和聚酯樹脂改性的認(rèn)識及研究進(jìn)展分析[J].化工管理，2018（12）：75.

[2]聶永倩，姜也一雪，張金枝，鄒其超，柴仕淦.阻燃不飽和聚酯樹脂的制備與性能研究[J].膠體與聚合物，2017，35（03）：99-101.