聚氨酯硬泡的引燃实验研究

 随着科技的发展，人民生活水平的不断提高，外墙保温材料也逐渐变为现代房屋的必备建材，而在常用的外墙保温材料中，聚氨酯硬泡因其优良的性能越来越广泛的出现人们的生活中。虽然聚氨酯硬泡的性能优良，但其火灾危险性也相对较高，所以在聚氨酯硬泡投入生产使用后，相关规定规范不断相应出台，检查方法技术也不断更新，但近几年由聚氨酯硬泡引发的火灾依然频频出现，且每次都是损失惨重，这不得不让我们深思其中的安全隐患。
本文从了解聚氨酯硬泡的物理化学性质入手，探究其燃烧的机理，为实验现象提供理论依据，再通过测试氧指数、水平垂直燃烧性能粗略估计其燃烧性能，然后进行相应的实验模拟现实中烟头、电焊及其熔渣引燃聚氨酯硬泡的情况，实验结论为烟头和电焊熔渣都不易引燃聚氨酯硬泡，最后在结论的基础上对有关聚氨酯硬泡的火灾调查中如何有效利用相关信息勘验现场，以及进行火灾原因认定提几点建议。

关键词 聚氨酯硬泡； 引燃实验； 火灾调查

Abstract
With the development of science and technology, people's living standards constantly improving, external wall insulation materials have gradually become essential building materials for modern housing. because of its excellent performance, polyurethane rigid foam which is commonly used in exterior wall thermal insulation materials is more and more widely used in people’s lives. Although the excellent performance of polyurethane rigid foam, but the fire risk is too high, so in rigid polyurethane foam is used for the production, requirements specification continue in place, check the technique is constantly updated. But in recent years, fire raised by the rigid polyurethane foam is still frequent, and in every case loss a lot, this has to make us ponder the security risks.
This thesis first introduced the physical and chemical property of polyurethane rigid foam, and researched it’s burning mechanism, to explain the experiment phenomenon, then rough estimated it’s burning performance by means of measuring oxygen index and level vertical burning performance. And we developed out the corresponding experiment program which can simulate reality situation of the butts and welding and melt pearl igniting polyurethane rigid foam. At last, based on the result, which butts and welding melt pearl are not easily igniting polyurethane rigid foam above experiment, we make several suggestions about how to effectively utilize information about surveying the site and fire cause determination in fire investigation involved polyurethane rigid foam.

Keywords Polyurethane rigid foam; Ignition experiment; Fire investigation

目录

摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究动态 2
1.3本文主要研究内容 2
2 聚氨酯硬泡的性质 4
2.1物理性质 4
2.2化学性质 4
3 聚氨酯硬泡板材的被引燃能力实验 6
3.1聚氨酯硬泡板材本身燃烧特性 6
3.1.1实验器材 6
3.1.2氧指数测试实验 7
3.1.3水平垂直燃烧性能实验 8
3.2电焊及其熔渣引燃能力实验 9
3.2.1实验器材 9
3.2.2实验步骤 9
3.2.3实验结果及分析 10
3.2.4实验小结 18
3.3烟头引燃能力实验 19
3.3.1实验器材 19
3.3.2实验步骤 19
3.3.3实验结果及分析 19
3.3.4实验小结 22
3.4本章小结 22
4 聚氨酯硬泡板材引燃能力在火灾调查中的应用 23
4.1现场勘验中的应用 23
4.2在起火原因认定中的应用 24
5 结束语 25
5.1结论 25
5.2研究中存在的问题 25
5.3对于未来的展望 26
参考文献 27
致谢 28

1 绪论
1.1研究背景
聚氨酯泡沫塑料是以聚酯或聚醚树脂为主要原料，加入一定比例的发泡剂、阻燃剂等助剂发生交联后应而形成的开孔泡沫制品，按其硬度可分为软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料。
由于聚氨酯泡沫塑料在保温、隔热、隔音等方面具有无可比拟的优点，它被广泛地应用于各种大型公共设施和高级宾馆、饭店。但是，虽然聚氨酯泡沫塑料具有许多优良的性能，其阻燃性能差却是不容忽视的缺陷，这在很大程度上限制了它在建筑物中的使用。聚氨酯泡沫塑料由于自身的特点，在有火源的情况下容易被点燃，火焰传播迅速，并且伴随大量的烟气产生，有“固体燃料”的别称。
近年来，国内有很多起由于外墙保温材料引燃或为成灾因素的火灾，如2009年中央电视台北配楼火灾、2010年“11•15”上海特大火灾、2011年2月3日沈阳皇朝万鑫国际大厦火灾等高层建筑的外墙保温材料火灾事故，据统计，在多起涉及建筑外保温的火灾事故中，约有25%的火灾是发生在保温材料堆放期间，65%的火灾是发生在保温材料铺设过程中，而不足10%的火灾事故是发生在建筑投入使用中，虽有些火灾其元凶并非聚氨酯硬泡，但均对社会造成了极大的影响。
因此外墙保温材料带来的危险不容忽视，2011年3月，公安部下发65号文件《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围，要求在新标准发布前，从严执行 《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字［2009］46号）第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。不难看出，在实际应用中聚氨酯泡沫塑料的燃烧特性和火灾危险性越来越受人们的关注。

1.2国内外研究动态
朱清玮，武发德，赵金平对有机与无机保温材料保温性能进行了研究[1]。冯华对国内外目前常用建筑外保温材料自身性能、火灾危险性进行详细分析[2]。张维利也对外墙保温材料的一些大概性质进行了探讨[3]。姚家伟，侯兆铭，姚亦舒对几种传统的外墙保温材料和外墙保温新材料的性能进行了对比分析[4]。党同青[5]和耿畅蔚[6]对外墙保温材料的选择与施工进行了分析总结[7]。于伟江，杨宇林，姜琪对有机材料、无机材料及复合材料的燃烧性能试验参数对比，分析常用建筑外墙保温材料的燃烧性能[8]。章涛林,周晓冬,雷杲等人通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性[9]。杨春柏研究了我国硬质聚氨酯泡沫塑料的生产现状、成型工艺及其在建筑领域的应用情况，并对硬质聚氨酯泡沫塑料的发展趋势进行了预测[10]。于宏波做了近几年聚氨酯硬泡有关的大型火灾的简单原因分析并做了其防火性能试验的结论[11]。亓延军，崔嵛，龚伦伦等人在空气和氮气气氛下对聚氨酯硬泡( Rigid Polyurethane Foam ,RPUF)基于可靠的动力学参数和反应机理函数进行了热重分析, 对RPUF 在不同温度下的寿命进行了预测[12]。
Levchik[13]和Li[14]等对聚氨酯热分解的相关研究进行了归纳和总结。美国Quintiere 等研究了多种建筑装饰材料的火灾特性,以及材料厚度与点火源特性对向上火蔓延的影响,基于表面火蔓延理论建立了墙角火蔓延模型等[15]。
1.3本文主要研究内容
本文主要内容如图1.1所示，先以市面上能直接买到的聚氨酯硬泡为原料，查询有关资料了解外墙保温材料主要是聚氨酯硬泡的性质，据此推出在现实中使用的禁忌。本文实验先进行氧指数实验与水平垂直燃烧性能实验粗略得出实验试样的燃烧性能，再通过具体的电焊与烟头引燃实验测出聚氨酯硬泡被电焊、烟头引燃的条件，通过实验现象了解火灾的发生发展的具体情况，从而得出其在现实中使用的注意事项和在火灾原因认定方面的要点，并为新外墙保温材料材料的研究方向提供方向。