飾面防火涂料不同木質(zhì)基材防火性能比較

1、飾面防火涂料不同木質(zhì)基材防火性能比較來源：涂料與涂裝資訊網(wǎng)作者：高亞萍 摘要：利用錐形量熱儀和水平垂直燃燒測定儀，按照ISO5660標(biāo)準(zhǔn)，對用ZPC60-1飾面型防火涂料處理過的白樺、楊木、柳安、檀木、沙比例的耐燃時間、點燃時間、熱釋放速率進行了測量。通過上述參數(shù)的比較，對同種飾面型防火涂料處理過的木質(zhì)基材的防火性能進行了對比研究。另外，通過計算，得出了這幾種木質(zhì)基材的涂覆量和耐燃時間的線性關(guān)系式，依此式可以計算出相同耐燃時間下各基材的防火涂料涂覆量及其大小順序，即白樺>楊木>柳安>檀木>沙比例，這可為其今后的防火處理提供理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：木質(zhì)基材；飾面型防火涂料；熱

2、釋放速率；耐燃時間；點燃時間 0.引言 近年來，隨著人民生活的逐步改善，建筑裝修用的木材總消耗量比例呈逐年上升的趨勢。木材的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，未經(jīng)處理的木材及其制品是可燃性材料，具有較高的火災(zāi)危險性。因此，對木材進行阻燃處理勢在必行，目前常用浸漬、涂覆、添加阻燃劑等方法對木材及其制品進行阻燃處理1。本文采用飾面型防火涂料對膠合板表面進行涂覆的方法，對木材進行阻燃處理。但是由于不同的木質(zhì)基材致密程度和導(dǎo)熱系數(shù)不同，故雖涂覆同種飾面型防火涂料，其防火性能也會存在著差異。為了研究同一飾面型防火涂料對不同木質(zhì)基材防火性能的影響，選用楊木、檀木、白樺、柳安和沙比例五種基材作為研究對象。

3、采用FTT-Dualcone型錐形量熱儀和CZF-3水平垂直燃燒測定儀對樣品進行實驗，通過熱釋放速率、點燃時間、耐燃時間等燃燒性能參數(shù)，來比較其防火性能，為今后這幾種木質(zhì)基材的防火處理提供一些參考。 1.實驗部分 1.1實驗儀器 FTT-Dualcone錐形量熱儀：英國產(chǎn)；CZF-3型水平垂直燃燒測定儀：南京上元分析儀器廠。 1.2實驗原料 ZPC60-1型飾面防火涂料：市售；柳安、沙比例、楊木、檀木、白樺：均為市售。柳安：是緬甸、印度、印度尼西亞、菲律賓等國所產(chǎn)木材的一種類型，為龍腦香科的常綠大喬木；沙比例：是“筒狀非洲楝”的英文名稱，大部分沙比例是用來做裝修和家具材料的；楊木、檀木、白樺也

4、都是常見的裝飾用木材。 1.3樣品的制備 (1)空白的楊木、柳安木、檀木、沙比例、白樺試樣，按照100mm×100mm×2mm尺寸，各裁制3塊； (2)用ZPC60-1飾面型防火涂料分別按照250g/m2、500g/m2、750g/m2、1000g/m2的涂覆量，對100mm×100mm×2mm尺寸的楊木、柳安木、檀木、沙比例、白樺單面涂覆，各3塊； (3)空白的楊木、柳安木、檀木、沙比例、白樺試樣按照120mm×120mm×2mm尺寸，各裁制3塊； (4)用ZPC60-1飾面型防火涂料分別按照250g/m2、500g/m2、750g

5、/m2、1000g/m2的涂覆量，對120mm×120mm×2mm尺寸的楊木、柳安木、檀木、沙比例、白樺進行單面涂覆，各3塊。 1.4實驗方法 1.4.1錐形量熱儀法 按照ISO5660標(biāo)準(zhǔn)進行實驗，將不同涂覆厚度的100mm×100mm尺寸的樣品水平放置在錐形量熱儀的試樣臺上，涂覆涂料的一面朝上，用不銹鋼絲網(wǎng)保護，以避免樣品的翹曲和膨脹。在25kW/m2(約625)熱輻照功率下對樣品進行實驗，每個樣品進行23次平行實驗。 1.4.2水平垂直法 將不同涂覆厚度的120mm×120mm尺寸的樣品水平放置，采用水平法，調(diào)節(jié)本生燈，使燈管在垂直位置時，產(chǎn)生20

6、mm高的藍色火焰，然后用秒表記時，測各個試樣的耐燃時間。 2.結(jié)果和討論 2.1點燃時間(TTI) 點燃時間(TimeToIgnition，簡稱TTI)是評價材料耐燃性能的一個重要參數(shù)(單位：s)，它是在預(yù)置的入射熱流強度下，從材料表面受熱到表面持續(xù)出現(xiàn)燃燒時所用的時間2。TTI可用來評估和比較材料的耐燃性能。TTI越長，耐燃性能越好，火災(zāi)危險性越小。 表1各基材在不同涂覆量下的點燃時間 未涂覆防火涂料時，各種木質(zhì)基材的點燃時間不同，白樺最易點燃，時間是22s，沙比例和檀木相對較為難燃，時間分別是38s和39s，楊木和柳安的點燃時間比較接近，時間分別為26s和27s。這些數(shù)據(jù)都是由木

7、質(zhì)基材本身的性質(zhì)決定的，其點燃時間大小順序依次是白樺<楊木<柳安<檀木<沙比例。 涂覆防火涂料后的基材，其點燃時間明顯變長，以涂覆量500g/m2為例，對于100mm×100mm的木塊而言，只需涂覆5g的防火涂料，相當(dāng)于幾粒藥片的質(zhì)量，白樺的點燃時間從原來的22s增加到47s，楊木的點燃時間增加了24s，其他3木質(zhì)基材的點燃時間也都增加了一倍左右，由此可見，飾面型防火涂料對木質(zhì)基材點燃時間的影響是十分明顯的。涂覆防火涂料之后，雖然各種木質(zhì)基材的點燃時間都有不同幅度的增加，但它們之間點燃時間大小也是具有一定規(guī)律的，從表中可以明顯看出，其大小順序和未涂覆防火涂料時

8、的順序一致，仍然是白樺<楊木<柳安<檀木<沙比例。在相同的輻射條件下引燃材料所需的點燃時間越長，說明材料被加熱時由固相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嘈枰妮椛錈崮芰吭綇?，材料的熱穩(wěn)定性越好，材料在受熱時越不易分解出揮發(fā)組分，因此越不易點燃；若為阻燃材料，引燃時間越長則說明其阻燃性能越好，材料的點燃時間越短則材料受熱越易分解出易揮發(fā)氣體或固體組分，越易點燃，在真實火災(zāi)中火災(zāi)危險性越大3。表中沙比例火災(zāi)危險性較小，白樺和楊木的火災(zāi)危險性相對較大，因此，在實際的防火處理過程中，白樺和楊木的防火涂料涂覆量要相對較大，而檀木和沙比例的涂覆量要相對較小，如此才能使幾種基材達到相同點燃時間的防火標(biāo)準(zhǔn)。

9、2.2耐燃時間 耐燃時間是衡量材料防火性能的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，表2是不同木質(zhì)基材在不同涂覆量下的耐燃時間值。 表2各基材在不同涂覆量下的耐燃時間 在未涂覆防火涂料時，不同木質(zhì)基材的耐燃時間是不同的，其中白樺的耐燃時間最短，只有23.98s；沙比例耐燃時間最長，為41.06s，其耐燃時間約是白樺的2倍；耐燃時間從小到大的順序依次是白樺<楊木<柳安<檀木<沙比例。不同的木質(zhì)基材涂覆飾面型防火涂料后的耐燃時間都有所增加，且涂覆量越大，耐燃時間越長，就常用的涂覆量500g/m2來講，白樺、楊木、柳安、檀木、沙比例的耐燃時間分別從未涂覆防火涂料時的23.98s、28.95s、30.4

10、5s、33.5s和41.06s增加到40.68s、42.51s、50.64s、52.08s和55.4s，耐燃時間都增加了2/3左右，但此時各基材中依然是沙比例的耐燃時間最長，白樺的最短，其耐燃時間的大小順序依然是：白樺<楊木<柳安<檀木<沙比例，和未涂覆防火涂料時相比沒有變化。在其他幾種涂覆量下耐燃時間的變化也是如此，這充分說明：各基材的耐燃時間除了受飾面型防火涂料涂覆量的影響之外，主要受木材本身材質(zhì)的影響，在相同的涂覆量下，基材本身耐燃時間長，涂覆后耐燃時間也比較長。所以，在這幾種木質(zhì)基材的防火處理中，要達到相同耐燃時間的防火標(biāo)準(zhǔn)，基材本身耐燃時間長，涂覆量相對較??；

11、基材本身耐燃時間短，涂覆量相對較大。針對實驗中的幾種基材來說，白樺和楊木的防火涂料涂覆量要相對較大，而檀木、柳安和沙比例的涂覆量要相對較小。利用以上數(shù)據(jù)用線性回歸的方法可以推算出耐燃時間和涂覆量之間的關(guān)系，具體如下：白樺：y=0.0345x+23.748R=0.9975；楊木：y=0.029x+29.526R=0.9889；柳安：y=0.0398+33.15R=0.9807；檀木：y=0.0372x+32.082R=0.9894；沙比例：y=0.035x+391584R=0.9913。其中，y是耐燃時間，單位是s；x是涂覆量，單位是g/m2；R是相關(guān)系數(shù)，R越接近1，則公式精確度越高。依照以上

12、關(guān)系可以推算出相同耐燃時間下不同木質(zhì)基材的飾面型防火涂料的涂覆量。例如當(dāng)耐燃時間是55.4s時，沙比例的涂覆量是500g/m2，檀木的涂覆量是559g/m2，柳安的涂覆量是626.8g/m2，楊木的涂覆量是89212g/m2，白樺的涂覆量是917.4g/m2，其大小順序依次是沙比例<檀木<柳安<楊木<白樺。 2.3熱釋放速率(HRR) 熱釋放速率(HeatReleaseRate，簡稱HRR)是指在預(yù)置的入射熱流強度下，材料被點燃后，單位面積的熱量釋放速率3。HRR是表征火災(zāi)強度的最重要性能參數(shù)，單位為kW/m2；HRR的最大值為熱釋放速率峰值(PeakofHRR，簡稱P

13、KHRR)，PKHRR的大小表征了材料燃燒時的最大熱釋放程度。HRR和PKHRR越大，材料的燃燒放熱量越大，形成的火災(zāi)危害性就越大。圖1是白樺、楊木、柳安、檀木、沙比例等幾種基材在未涂覆飾面型防火涂料時熱釋放速率隨時間的變化關(guān)系曲線。 可以看出，在未涂覆飾面型防火涂料時，各種木質(zhì)基材的熱釋放速率曲線是不相同的，白樺的熱釋放速率最大，其最大峰值達到了110kW/m2左右，楊木其次，沙比例最小，楊木和柳安的熱釋放速率曲線和峰值都極為接近。沙比例的熱釋放速率曲線是從70s左右開始增大，白樺則比較滯后，從110s前后開始逐漸增大，其他3種材料的熱釋放速率從80s左右開始逐漸增大。 熱釋放速率和熱釋放速

14、率峰值越大，則材料在燃燒時放熱速率越快，放熱量越多，形成的火災(zāi)危害性就越大。依此而言，這幾種基材中沙比例的火災(zāi)危險性最小，白樺火災(zāi)危險性最大。因此，要達到同樣的耐燃效果，這幾種基材的涂覆量應(yīng)滿足沙比例<檀木<柳安<楊木<白樺。 3.結(jié)語 (1)未涂覆防火涂料時，各基材的耐燃時間和點燃時間具有相同的規(guī)律，即白樺<楊木<檀木<柳安<沙比例。這充分說明各種木質(zhì)基材本身的防火性能是存在差異的，并且這種差異和基材本身材質(zhì)有很大的關(guān)系。 (2)同種基材涂覆不同量飾面型防火涂料時，隨著防火涂料涂覆量的增加，耐燃時間和點燃時間逐漸增長。點燃時間和耐燃時間的長短充

15、分說明了其防火性能的好壞，時間越長，表明材料不易燃。防火涂料處理木質(zhì)基材，使其點燃時間和耐燃時間都增長，在一定程度上提高了木質(zhì)基材的耐燃等級。 (3)對于不同的木質(zhì)基材涂覆同量的飾面型防火涂料時，各基材之間的耐燃時間和點燃時間大小也遵循一定的規(guī)律，即白樺<楊木<檀木<柳安<沙比例。這和未涂覆防火涂料時所得到的耐燃時間和點燃時間順序是一致的，這再一次證明：木質(zhì)基材的防火性能主要受基材本身材質(zhì)影響。 (4)以水平垂直燃燒測定儀所得耐燃時間為依據(jù)，利用線性回歸得出耐燃時間和防火涂料涂覆量之間的關(guān)系式，依照關(guān)系式可以推算出相同耐燃時間下不同木質(zhì)基材的飾面型防火涂料的涂覆量及大小順序，即白樺>楊木>柳安>檀木>沙比例。 (5)