聚苯乙烯泡沫颗粒

聚苯乙烯泡沫颗粒（共8篇）

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇1

0前言

目前, 建筑工程中大量采用的节能保温材料有:聚苯板、加气混凝土、泡沫混凝土等。 在当今民用建筑保温系统中,如何扼制保温系统发生火灾是社会各界关注的一大焦点,同时解决有机保温材料的环保问题, 也是建筑行业主抓的一项重要工作至此,为了弥补有机材料不耐老化、易燃、稳定性差等缺陷,利用其质轻、致密性高、保温性好等优势将有机材料与无机材料相结合,形成新型保温材料得到了业界的关注。

聚苯颗粒泡沫混凝土具有保温隔热、 隔音减震、防火耐久、轻体抗压、结合紧密等特点,填补了国内外泡沫混凝土领域的空白[1,2]。 本文研究了聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土各项性能的影响规律,确定了最佳配合比,从而制得了性能更为优异的外墙保温材料。

1原材料与试验方法

1.1原材料

水泥:采用42.5级普通硅酸盐水泥,其主要化学成分见表1,主要物理力学性能见表2。

%

发泡剂:选用高性能复合发泡剂。 密度(20°C条件下)1.2g/cm3,固体含量40%,单位质量发泡剂的发泡量500m L/g,发泡倍数20倍,发泡高度300mm,消泡时间2h。

聚聚苯苯乙乙烯烯颗颗粒粒::表表观观密密度度2222..88kkgg//mm33,, 压压缩缩强强度105k Pa,导热系数0.031W/(m·K),吸水率2%。

水:自来水。

1.2试验方法

根据前期大量试验,初步确定聚苯颗粒掺入量为2400m L、2600m L、2800m L。 在此基础上,对该试验进行正交优化设计。 聚苯颗粒正交试验各因素的取值均以平行试验为基础,因素A:水胶比为0.55 0.60、0.65, 因素B: 泡沫掺量为2500m L、3000m L3500m L,因素C:聚苯颗粒掺量为2400m L、2600m L、 2800m L。 正交优化试验结果以泡沫混凝土比强度和导热系数作为考核指标。

2结果与讨论

2.1聚苯颗粒的正交优化设计

掺入聚苯颗粒的泡沫混凝土正交优化试验设计与结果如表3所示。

极差越大,表明因素的影响越显著。 泡沫掺量对泡沫混凝土比强度的影响最为显著,由图1中水胶比、泡沫掺量、聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土比强度的影响规律可以看出,为了得到轻质的泡沫混凝土,各因素的最佳组合为C2B2A3。 而聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土的导热系数影响最为显著,由图2可以看出各因素最佳组合为C3B3A2。

2.2聚苯颗粒的方差分析

聚苯颗粒方差分析结果如表4所示。

通过表4可以得出各因素F值的大小顺序:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,方差分析中的F值越大,则因素的影响越显著。 聚苯颗粒作为有机保温材料,本身具有轻质、低导热的优势,掺入泡沫混凝土中可以降低其导热系数。

2.3聚苯颗粒泡沫混凝土的孔结构

泡沫混凝土的气孔结构不仅体现了其整体的构造特征,而且对泡沫混凝土的性能会产生很大的影响。 本研究运用Image-pro plus软件的图像处理分析系统,选取掺入聚苯颗粒的四组不同配比的泡沫混凝土测量其孔隙结构,分别对孔隙率、孔径尺寸及真圆度等因素进行分析研究, 得到结果如表5所示。

图3表明聚苯颗粒掺量为2600m L时,10 ~ 40μm、40~80μm以及80~120μm的孔径尺寸分布分别占13.3%、36.1%和24%。 由此可见,当聚苯颗粒掺量增多,孔径尺寸呈现逐渐减小的趋势。 图表明空白组的真圆度分布主要集中在1.1~1.2范围内,而掺入聚苯颗粒孔结构的真圆度基本在1.2~ 1.4之间,相比之下空白组明显小于聚苯颗粒泡沫混凝土孔结构的真圆度。 由此解释了掺入聚苯颗粒后, 孔结构的真圆度变大是导致泡沫混凝土强度降低的主要原因之一。

3结论

(1) 在水胶比和泡沫掺量一定的条件下, 泡沫混凝土试块的干密度和抗压强度均随聚苯颗粒掺量的增加而明显减小。

(2)聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土比强度影响的显著优劣顺序为:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,最佳配合比为:水胶比为0.65、泡沫掺量为3500m L、聚苯颗粒掺量为2600m L;聚苯颗粒掺量对泡沫混凝土导热系数影响的显著优劣顺序为:聚苯颗粒掺量>泡沫掺量>水胶比,最佳配合比为:水胶比为0.60、泡沫掺量为3500m L、聚苯颗粒掺量为2600m L。

(3)掺加聚苯颗粒的泡沫混凝土的孔隙率增大和孔隙尺寸降低,均可明显提高其力学性能。 但是掺有聚苯颗粒的泡沫混凝土真圆度较空白组的真圆度稍有增大,导致其抗压强度低于未掺加聚苯颗粒的泡沫混凝土。

摘要：研究了聚苯颗粒掺量为2400m L、2600m L、2800m L时各因素对泡沫混凝土性能的影响,确定了原料最佳配合比。结果表明,以比强度为考核指标时,最佳配合比为:水胶比0.65、泡沫掺量3500m L、聚苯颗粒掺量2800m L;以导热系数为考核指标时,最佳配合比为:水胶比0.55、泡沫掺量2500m L、聚苯颗粒掺量2400m L。孔结构分析表明,掺加聚苯颗粒泡沫混凝土的孔隙率增大和孔隙尺寸降低,都会明显提高其力学性能。

关键词：泡沫混凝土,聚苯颗粒,比强度,导热系数,孔结构

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇2

废旧聚苯乙烯(泡沫)塑料资源化综述

介绍了废旧聚苯乙烯(泡沫)塑料应用较广泛的资源化技术,包括建材利用、再生利用、改性再利用、焚烧和热解,并介绍了各项技术的新进展.

作 者：林志鹏 LIN Zhi-peng  作者单位：福建省福建师范大学化学与材料学院,福建,福州,350007 刊 名：塑料工业  ISTIC PKU英文刊名：CHINA PLASTICS INDUSTRY 年，卷(期)： 33(z1) 分类号：X7 关键词：聚苯乙烯泡沫塑料   建材   再生   改性   焚烧   热解  

聚苯乙烯泡沫(EPS)综述 篇3

1.1 EPS的发展

自上世纪50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后, EPS泡沫塑料由于成型工艺简单及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品 (GPPS、HIPS、EPS) 中重要的产品之一。我国EPS工业从1958年自行研制的悬浮聚苯乙烯塑料上市至21世纪的今天, EPS得到空前的发展, 著名的厂家有龙王、兴达、台达等。

1.2 EPS的特性

EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成, 根据发泡的方式分为:模型中发泡和挤出法发泡, 在EPS成型过程中, 聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热汽化, 在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔, 正是这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多材料所没有的特性。

EPS的密度介于10～40 kg/m3, 而工程上做轻质填料时, 密度为20 kg/m3;吸水特性, EPS材料的吸水特性与材料的密度、水头高度及制造工艺有关。挪威国立公路研究所得出以下结论:在地下水位以下埋置9 h的EPS, 最大吸水率仅为体积的10%, 而在发生周期性干湿变化的状态中, EPS最大吸水量仅为体积的4%[1];热稳定性, 在75～80 ℃下使用EPS一般没有问题, 但当温度接近150 ℃时, 聚苯乙烯将熔化, 如果附近有火源, EPS也可燃烧。但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后, 3 s内可自熄, 且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。Duskov M.[1]研究指出, EPS体积吸水率小于1%时, 其热传导系数可增大5%;体积吸水率达到3～5%时, 热传导系数可增大15～25%;耐压性, 刘宏等[2]认为密度为45 kg/m3的EPS材料的力学特性满足铁路路基的铺设要求, 而当路基的动荷载要求在100 kPa以内时, 可考虑应用密度为20 kg/m3的EPS材料。

1.3 EPS的应用

由于EPS独特的结构, 其材料有广泛的用途, 因其密度低, EPS是当前最轻的包装材料, 它能起到缓冲、防震的作用, 另外, EPS也经常用作保温隔热材料, 在建筑领域占有一席之地。因EPS抗压性能良好, 使用寿命长, 性能稳定, 且经济效益好, 国内外正广泛用于道路、桥梁、涵洞等一系列土木工程。1972年挪威国立道路研究所首次采用了将EPS块体堆积在泥炭地层上的超轻量填筑施工法, 取得了圆满成功。之后, 这种施工法在加拿大、瑞典等国也开始使用。近几年来EPS施工法在日本发展很快, 主要用于道路、公园等填筑工程。

2 EPS的研究现状

Horvath[3]用边长为5 cm的EPS立方体试件在应变速率10 mm/min的条件下, 采用应变控制形式进行了无侧限单轴压缩试验, 得到压缩应力-应变曲线并对该曲线进行了分析。但没有对多种密度与多种加载速率的情况进行试验比较和分析。

Duskov[1]采用直径为10 cm、高为20 cm的圆柱体EPS试件在20 kPa的作用下进行蠕变研究, 得出蠕变曲线, 从蠕变曲线的分析中可以看出:EPS材料的蠕变主要发生在加载初期, 随着加载龄期的增长, 蠕变的速率趋于稳定, 在加载1年以后蠕变的速率几乎接近常数。

张敏方[4]等总结了EPS的物理特性及研究了其在公路拼接中的应用。研究表明:EPS材料在高速公路加宽拼接中具有一定的可行性及可操作性, 在控制新路基荷载产生的所有沉降, 即路基总沉降上具有显著的优越性, 既可以减小拼接部分路基的沉降量, 又可以减小拼接部分对老路基的影响。国内有其成功的应用实例, 还指出EPS在应用过程中仍存在一些问题需在今后作进一步研究。

阳以本[5]介绍了我国现阶段普遍采用的螺旋传动, 蒸汽加热发泡工艺生产的可发性聚苯乙烯泡沫材料密度与压缩强度 (压缩50%) 的关系, 分析成果应用的可行性给其摩托车生产工厂带来好的经济效益 (EPS应用于摩托车成品包装) 。

程志胜[6]等通过动态和静态压缩试验, 分析了聚苯乙烯泡沫塑料衬垫的缓冲性能的基本特征, 并应用弹塑性理论, 建立了既能反映静态应力应变规律, 又能反映其缓冲性能基本特征的非线性数学模型, 同时根据试验数据识别了模型参数。

佟富强[7]等通过对聚苯乙烯泡沫材料进行不同形变速率的压缩实验, 经过数学处理得到不同形变速率条件下材料的缓冲系数——最大应力曲线, 找出压缩速度对材料缓冲性能影响的变化规律, 可用以指导实际应用。

陈兵[8]等采用类似“裹砂”工艺的预拌方法拌制发泡聚苯乙烯 (EPS) 轻质混凝土并测试其力学性能。结果表明:用EPS颗粒部分取代粗集料和细集料, 可以制得表观密度为800～1 800 kg/m3、抗压强度达11～20 MPa的EPS轻质混凝土;微硅粉能显著改善EPS颗粒与水泥浆体的粘结性能, 提高EPS轻质混凝土抗压强度, 而掺入钢纤维则能显著改善其干缩性能。

洪显诚[9]等的研究表明, 聚苯乙烯泡沫 (EPS) 作为一种超轻型材料, 具有一定的强度和稳定性, 应用于路堤填筑工程可以显著地减少路堤引起的地基沉降和对桥台台背产生的侧土压力, 提高地基稳定性, 为解决桥头跳车问题提供了一种新的方法。介绍了EPS材料的物理力学性质和在一个实际桥头软基路堤填筑工程中的应用。

张忠坤博士和殷忠泽教授对EPS的力学特性做了初步研究。该研究是从三轴试验和大型块体载荷试验的角度对体积密度为0.2 kN/m3的EPS进行研究的, 采用大型EPS块体长×宽×高为3×2×1.8 (m) , 利用有限元分析, 得出了EPS三轴试验结果比较符合邓肯模型的结论, 同时对EPS进行非线性弹性分析。

杜骋[10]等在《聚苯乙烯泡沫 (EPS) 的特性及应用分析》文中也指出聚苯乙烯泡沫是一种性能优良的路基轻质填料, 具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能且施工方便简单等优点, 在国外道路工程中有较为广泛的应用。EPS能较圆满地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降, 减少桥台的侧向压力和位移等问题。我国对EPS的研究和应用较少, 文章对EPS的物理化学性能、力学性能、EPS作为路基轻质填料的结构设计方法、EPS在道路工程中的应用等方面作了较为全面的介绍和分析, 对我国使用EPS有借鉴作用。

凌建明[11]等研究了对不同密度的国产发泡聚苯乙烯 (EPS) 采用刚性试验 (MTS) 进行了单轴压缩条件下的加载试验及疲劳试验。通过对试验结果的研究分析, 阐述了压缩条件下EPS的本构关系和疲劳特性, 并给出了材料的抗压强度和弹性模量设计取值。研究结果对于EPS的工程应用具有一定的参考价值。

顾安全[12]等针对高填土涵洞, 对涵顶与涵侧同时铺设柔性材料EPS板的减荷效果进行了多种情况的试验对比, 结果表明, 这种措施不仅对减小洞顶和洞侧的土压力效果十分显著, 同时还可解决涵洞在填土中引起的路面沉降不均, 改善涵洞纵向垂直土压力与沉降的分布不均。研究成果可供各种上埋式构筑物工程设计参照, 并可作为各部门有关的设计规范、设计规程与设计手册修订依据。

汪益敏[13]等在振动条件下采用水平条分法模型研究了EPS缓冲层对挡土墙受力与变形的影响, 研究结果显示, 在水平振动加速度达到0.9 g的整个加速过程中, 理论模型分析预测的沿挡土墙背高程分布的压缩变形以及最大压力与试验监测结果相当一致。该模型的提出, 为分析和预测采用EPS土工泡沫作为抗震缓冲层的挡土墙受力和变形提供了可行的方法, 对挡土墙的抗震设计有较好的应用价值。

王德玲[14]等用ABAQUS软件对挡土墙振动台试验的EPS压缩变形进行了数值模拟。并将结果与有限差分程序FLAC的计算结果和试验结果进行了比较, 研究结构表明, 通过EPS土工泡沫板的压缩变形, EPS缓冲层吸收振动能量, 减少挡土墙上的动力荷载;在整个振动过程中, ABAQUS计算的EPS缓冲层压缩变形随时闻变化的趋势与试验结果相当一致, 且比FLAC的计算结果更接近试验测量的平均值。

1995年浙江省杭甬高速路上首次比较大规模的采用EPS作为防止路堤滑移材料使用, 浙江省交通设计研究院EPS课题组对本次EPS的制作、设计、施工、后期沉降等方面做了比较详尽的试验和观测。提出EPS的防水性、自立性、减少沉降方面效果比较显著, 并提出在路堤高度4m以下, 宜采用EPS路堤方案。

1986年6月在挪威奥斯陆召开一次国际会议, 议题即为泡沫塑料在路堤中的应用。会议通过了对EPS材料的技术要求, EPS路堤设计要点和EPS路堤的施工过程的方面规范和要求, 总结了EPS应用10多年来的成功经验, 对具体设计施工中注意事项做了概括性论述。

3 EPS的发展趋势

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇4

关键词：聚苯乙烯,泡沫,塑料

引言

聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS) , 学名聚苯乙烯或发泡聚苯乙烯, 是一种广泛使用的热塑性塑料, 它是为基料的粘性泡沫聚苯乙烯颗粒。弗里茨Stastny冬季自1949年由德国科学家首次发明, 因为它重量轻、导热系数、吸水率低, 耐老化好, 耐腐蚀强, 耐低温, 易加工, 成本低等优良性能, 广泛用于包装材料, 装饰材料, 绝缘材料, 食品包装材料等方面。目前, 有报告称可使用生物降解塑料、纸张和塑料合金、植物纤维代替聚苯乙烯泡沫, 以解决聚苯乙烯泡沫造成的“白色污染”, 但这些技术并不成熟, 成本高, 难以推广。其实, 聚苯乙烯泡沫塑料构成污染的根本原因是难以降解, 如果我们利用它难降解、耐老化的特性, 对它回收再利用, 就可以节约日趋枯竭的石油资源。因此, 聚苯乙烯泡沫将在我们的生活中占据了地方, 如何回收利用, 变废为宝, 减少污染, 近年来人们一直在关注和探索研究的重要课题[1]。

本文综述了将废聚苯乙烯塑料制成涂科, 粘合剂、增塑剂及回收苯乙烯单体等有机产品的途径。为合理消除废聚苯乙烯泡沫塑料对环境的污染, 变废为宝提供了重要依据。

1 制备各种涂料

防潮涂料:聚苯乙烯中没有亲水基团, 吸水率低, 在潮湿的环境中能保持其强度和尺寸不变。利用此性质可将其制成防潮涂料。将净化处理后的废聚苯乙烯塑料溶于芳香烃或氯代烃或脂肪族酮和酯等溶剂中, 加入防毒剂及其它助剂, 搅拌均匀后可得到不同性能的透明防潮涂料。此涂料以聚苯乙烯为主要成膜物质, 具有常温干燥快、防水性能好等优点, 可代替代防潮油用于包装箱的防潮处理。但由于聚苯乙烯分子本身非极性的限制, 此涂料对基体的附着力较差, 一般只能用来作为混凝土和纸制品等表面粗糙物品的防潮涂料。为了扩大其使用范围, 应在涂料中加入改性剂, 提高涂料对基体的附着力[2][3]。

各种改性涂料:为了提高上述涂料的附着力, 必须用极性强的树脂对其进行改性。聚苯乙烯的改性可采用两种方法: (1) 直接在聚苯乙烯分子上接活性基团, 但其难度较大; (2) 通过加入改性物对其进行改性。如加入适量的含有羟基、羧基、羰基等官能团的树脂, 将聚苯乙烯由非极性物质改性成为极性物质。改性后的聚苯乙烯大分子与其它物质的分子间的相互作用加强了, 大大提高了涂层的附着力。例如, 用酚醛树脂对聚苯乙烯改性得到的涂料, 加入一定的缓蚀剂后, 不但与基体金属有良好的附着力, 而且具有优良的耐腐蚀性能, 可用于化工管道的防腐蚀。又如, 用SBS树脂为改性剂, 制得的聚苯乙烯清漆可作为塑料件真空电镀的底涂料。再如, 以醋酸纤维索, 聚氯乙烯共聚物、酚醛树脂、甲苯二异氰酸酯的混合物为改性剂, 配以其它助剂及填料, 可制得内外墙防水装饰涂料、地板涂料等系列聚苯乙烯涂料。该系列涂料具有附着力好、耐火、耐稀酸、耐盐类及耐油等性能, 可用于化工车间、仓库地面等的涂装。

2 制备粘接剂

净化后的废聚苯乙烯泡沫溶解在苯或乙酸乙酯溶剂, 加入交联剂升高温度进行共聚反应, 可在聚苯乙烯的枝干上引入极性官能团, 制得性能优异的粘结剂。根据相关科研工作者对苯, 二甲苯, 甲苯和乙酸乙酯4种有机溶剂的改性共聚物的实验比较发现, 经乙酸乙酯改性后的粘结力最好。乙酸乙酯沸点低, 易挥发, 并有一个有利于固化。如果引入少量的这种粘结剂酚醛树脂作为增粘剂, 粘接性能得到白乳胶聚醋酸乙烯酯类型可比。聚苯乙烯粘合剂粘合后对白瓷砖的横截面的扫描电子显微镜发现, 截面相互粘接, 当他们互相重叠, 显示了很多重叠的网络结构, 网络结构的互相重叠, 将能够得到更好的粘接效果。由于粘结剂中引入了极性基因, 这类粘结剂对含有极性基团的材料, 如以碳酸盐、硅酸盐为主要成分的水泥、瓷砖及含大量氢键的木材等有较强的粘结强度, 加之良好的防水性能物耐高低温能, 可在建筑工业上得到实际应用。

3 解聚回收苯乙烯单体

苯乙烯是一种重要的化工原料。目前, 苯乙烯主要靠乙烯脱氢法生产, 工艺复杂, 能耗大。使用聚苯乙烯泡沫塑料会对环境产生废物污染。1989年初, 汉江化工厂和湖北省化学研究所合作建立的化学过程50吨聚苯乙烯泡沫塑料废物苯乙烯生产厂。据报道, 回收苯乙烯的方法有好几种, 基本上是由催化裂解, 蒸馏产品, 回收苯乙烯苯乙烯获得。目前, 这是值得进一步研究的是如何选择合适的催化剂和拆卸剂, 以减少解聚温度, 减少渣量, 最大限度地对苯乙烯的产量。

4 再制可发性聚本乙烯

废聚苯乙烯泡沫除了表面对环境有轻微恶化的污染, 其内部仍保持着原始属性的聚苯乙烯泡沫。因此, 废聚苯乙烯泡沫塑料的聚苯乙烯系统或重新模塑泡沫产品回收, 回收是一个较为合理的方向。废聚苯乙烯泡沫塑料, 在压力下摄氏80至100度, 使泡壁柔软, 规模缩小8至10倍。将其投入石油醚或丁烷或减少溶剂组的胶状物质, 造成颗粒, 在室温下干燥, 即为聚苯乙烯产品。这种重新模塑和制造的可发性聚苯乙烯能很好的发挥聚苯乙烯抗震、隔热的特点。此外, 使用不同的粘接不同填料, 可制成轻质材料。例如, 水泥粘合剂, 木纤维作为填充物, 与水混合, 可以被塑造成各种形状成轻质混凝土和人造木材。水泥膨胀珍珠岩屋面保温板等等, 其性能接近相同类型的膨胀珍珠岩产品和聚苯乙烯颗粒。这种可发性聚苯乙烯还可用来制造隔热隔音板。

5 生产增塑剂

将废聚苯乙烯泡沫净化处理后溶于甲苯和邻苯二甲酸二乙酯的混合溶剂中, 真空萃取后的提取液, 加入添加剂, 乙烯树脂, 纤维树脂, 橡胶氯和丁苯橡胶橡胶的增塑剂。产品成本低, 有显着的增韧效果。提取后的残留物可以用作增粘剂和聚合物改性环氧树脂和橡胶制品的补强剂, 也可作为粘合剂使用。

参考文献

[1]梅允福.废旧聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯的回收利用口].中国资源综合利用, 2003, 21 (3) :16-20.[1]梅允福.废旧聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯的回收利用口].中国资源综合利用, 2003, 21 (3) :16-20.

[2]约翰·沙伊斯, 纪奎江, 陈占勋.聚合物回收:科学、技术与应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.[2]约翰·沙伊斯, 纪奎江, 陈占勋.聚合物回收:科学、技术与应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.

[3]柯清泉, 严海标.废旧聚苯乙烯泡沫塑料的综合利用[J].塑料加工, 2001, 3 (3) :10-11.[3]柯清泉, 严海标.废旧聚苯乙烯泡沫塑料的综合利用[J].塑料加工, 2001, 3 (3) :10-11.

[4]杨坪.溶剂可回收的聚苯乙烯再生方法:中国, 1097196A[P].1995-01-l1.[4]杨坪.溶剂可回收的聚苯乙烯再生方法:中国, 1097196A[P].1995-01-l1.

[5]郭学益, 徐刚, 宋瑜, 等.回收废聚苯乙烯泡沫的研究[J].塑料工业, 2007, 35 (5) :68-70.[5]郭学益, 徐刚, 宋瑜, 等.回收废聚苯乙烯泡沫的研究[J].塑料工业, 2007, 35 (5) :68-70.

[6]宋学君, 孙挺, 武士威, 等.沉淀法回收聚苯乙烯泡沫塑料的工艺研究[J].环境污染治理技术与设备, 2005, 6 (8) :50-52.[6]宋学君, 孙挺, 武士威, 等.沉淀法回收聚苯乙烯泡沫塑料的工艺研究[J].环境污染治理技术与设备, 2005, 6 (8) :50-52.

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇5

随着建筑业的快速发展, 建筑物内外墙面的造型装饰不断得到人们的青睐, 特别是具有古典文化元素的中国古建和欧式建筑的檐口、阴阳角等装饰线条越来越多的被应用到现代建筑中。而传统的施工材料和工艺方法造成此类装饰线条施工技术复杂、效率低下、造价高昂。

聚苯乙烯泡沫块材 (EPS) 具有可切割、可粘结等特性, 使得各种复杂的装饰造型均可在工厂利用电脑数控切割机械预先自动加工, 现场粘接、安装, 能够替代传统的现浇或预制砼以及其它制品 (如GRC、石膏等) 的装饰线条, 表面喷涂弹性涂料, 可做成仿石文化效果, 适用于建筑物内外墙面各种造型装饰线条施工, 使建筑物外立面更加美观和更具个性。聚苯乙烯泡沫装饰线条以下简称“EPS装饰线条”。

1 构造层次

按照装饰线条的形状和尺寸预先在工厂利用机械切割加工成所需造型, 然后在施工现场采用胶粘剂粘接在基层上, 并用镀锌螺杆等锚固件与其固定, 表面贴压耐碱玻纤网格布和抹面胶浆进行罩面增强, 最后根据装饰需要喷涂弹性涂料, 从而达到建筑物造型装饰的效果。

2 施工要点

2.1 施工准备

(1) 开工前应根据装饰线条造型施工图纸进行二次细化设计, 做好加工和安装方案策划。 (2) EPS线条加工尺寸要充分考虑结构施工、线条加工以及安装等偏差积累、拼接缝宽度和线条表面薄抹灰等因素影响。 (3) EPS线条加工单元长度应根据现场预排版和放样尺寸预先确定。 (4) 双方宜对加工的首件EPS线条进行工厂确认, 经复核符合要求后方可批量生产。 (5) EPS装饰线条进场后, 应对其外形加工尺寸进行检查。

2.2 基层处理

(1) 基层应坚实、平整, 表面应清洁, 空鼓和疏松部位应剔除并找平。 (2) 墙面对拉螺杆孔、脚手架眼等应采用干硬性防水砂浆预先填塞密实。 (3) EPS线条粘贴前应对基层施工质量进行检查验收。

2.3 定位放线

根据施工图纸设计的造型装饰线条安装位置, 在待安装EPS线条的墙面基层上弹放水平安装控制线, 在挑板底部弹放线条边缘控制线, 以便于在安装过程中控制EPS线条的上下和进出位置关系。

2.4 EPS线条粘贴

(1) EPS装饰线条应遵循自下而上、先两端后中间的顺序进行粘贴。 (2) 在粘贴EPS装饰线条前, 宜在粘贴面薄层涂刷一道专用界面剂。 (3) EPS装饰线条应采用满涂满粘法粘贴。 (4) EPS装饰线条拼接应采用薄层满粘法进行粘贴并做到应随粘随勾缝。

2.5 安装锚固件

(1) 与EPS装饰线条粘接的每个基层均应安装锚固件。 (2) 锚固件的布置间距具体宜通过承载力验算确定。 (3) 螺母与砼面和EPS线条接触面应分别加设金属和塑料垫片。 (4) 锚固件宜做两次紧固。 (5) 锚固件安装完毕后用角磨机割除多余螺杆。

2.6 EPS线条抹面

(1) 抹面胶浆的施工应分底层和面层两次进行, 抹面胶浆总厚度为3~6mm。 (2) 玻纤网格布相互搭接宽度应不小于100mm, 延伸翻包至基层墙面或承重构件表面粘贴宽度应不少于200mm。

3 质量控制

3.1 材料要求

(1) EPS装饰线条所使用的原材料宜采用同一厂家成套供应的产品, 其性能指标符合《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149的要求。 (2) EPS装饰线条应采用成品聚苯乙烯泡沫块材切割加工, 其物理机械性能必须达到《绝热用聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T10801.1中第Ⅱ类以上、表观密度宜为20~22Kg/m3、防火等级应达到B2级以上技术指标的产品。 (3) 胶粘剂和抹面胶浆的性能指标应分别符合《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149的规定。

3.2 质量管理

(1) EPS装饰线条加工和安装前, 应对作业人员进行技术交底和实际操作培训。 (2) 各类作业机具、工具应检验合格, 安全、可靠。 (3) 应预先在现场采用已确定的安装方案、施工工艺和材料与配件做样板装饰线条, 经建设、设计、监理和施工单位等各方面确认后, 方可大面积施工。 (4) EPS装饰线条施工应对基层处理、EPS线条粘结、锚固件安装和增强网铺设等工序进行隐蔽工程验收, 并应有相应的文字验收记录。 (5) EPS装饰线条施工质量验收除应符合本工法规定外, 还必须满足《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300、《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411、《外墙外保温工程技术规程》JGJ144等有关规范。

4 安全管理

(1) 施工人员必须戴好安全帽, 高空作业系好安全带, 穿防滑鞋。 (2) 架体上堆放施工所用材料不宜过多, 防止坠落。 (3) 电动机具启动后, 先空载运行, 检查并确认机具联动灵活无阻时再作业。 (4) 材料堆放场和作业面严禁烟火, 并配备一定数量的消防器材。

5 环境保护

(1) 材料集中堆放在室内或库房内, 防止被风吹起, 到处散落, 影响环境。 (2) 作业面底面和侧面用密目网封闭, 并每班作业完成后及时清理。 (3) 清理的垃圾与可回收的边角废料分类装袋堆放, 并进行覆盖。

6 产品保护

(1) EPS装饰线条构件产品采用塑料带包装;运输和装卸车过程中不得重压、猛摔或锋利物品碰撞;运抵现场应贮存在干燥、通风、远离火源、防止日晒雨淋的环境中;搬运时轻拿轻放。 (2) 施工完成的EPS装饰线条注意成品保护, 严禁踩踏、重物撞击。如有轻微损伤或缺棱掉角可用聚苯颗粒浆料修补。

7 结语

我们在中海国际社区二期二标段工程等数个工程施工中, 将原外墙面设计的共计约1.2万延长米断面呈弧形的钢筋砼欧式装饰线条, 经施工现场二次优化后采用EPS装饰线条施工, 极大的提高了造型制作精度、降低了装饰线条施工难度, 缩短了加工周期、简化了施工工序, 提高了劳动效率, 降低了工程造价, 缩短了施工工期;EPS块材为节能环保材料, 其边角余料可回收重新加工利用, 其安装在建筑物外墙时能彻底解决了外墙保温冷热桥等问题, 取得了显著的经济、社会和环境效益, 可安装在建筑物门窗周边、檐角和墙身等部位, 使建筑物的外立面更加美观, 具有广泛的推广应用前景, 值得同类工程参考、借鉴。目前, 该施工技术已申报评审通过成为2013年度陕西省省级工程建设工法。

摘要：EPS装饰线条是利用EPS具有的可切割、可粘结、质轻、防火、节能环保等特性, 将其预先在工厂采用数控切割机械加工成所需造型, 在现场用胶粘剂粘结在基层上, 并用热镀锌螺杆等锚固件固定, 表面增强耐碱玻纤网格布, 涂抹抹面胶浆, 能够替代传统的砼及其它制品的装饰线条, 具有施工简便、质量可靠、工效较高、造价低廉、绿色环保等特点。本文详细阐述了EPS装饰线条的构造层次、施工要点以及质量、安全、环保、成品保护等施工技术和管理要点, 值得同类工程参考、借鉴, 具有广泛的推广应用前景。

关键词：EPS线条,锚固件,施工技术

参考文献

[1]JG149-2003.膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统[S].北京:中国标准出版社, 2003.

[2]GB50411-2007.建筑节能工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[3]JGJ144-2004.外墙外保温工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇6

EPS夹芯板的安装方式为板间直接相连,受火后容易在两板间形成一个空腔,产生烟囱效应和横向蔓延。这种板材着火时外面只看到烟,而中间泡沫过火很快,高温作用下两层铁皮很快变形垮塌,形成明火剧燃,在使用中存在很大的火灾危险性。

1 EPS芯材的热分解与燃烧特性

EPS最高使用温度为60～80℃,在70～98℃开始热变形,150℃时收缩并开始熔融,300℃时开始分解。其点燃温度为350℃,自燃温度为490℃。未经阻燃处理的EPS氧指数仅为18,极易燃烧;经过阻燃处理,其氧指数可达到25以上。EPS燃烧时产生黄橙色火焰和浓黑的烟,并产生大量热和有毒烟气。经过阻燃处理的EPS燃烧烟气中还含有HBr,其他有毒烟气量在500℃以下时与未经阻燃处理的有一定差别,但在500℃以上时没有太大差别,见表1所示。

2 EPS夹芯板的受火行为及危害

(1)芯材属多孔泡沫材料,易发生阴燃和燃烧,且不易探测。夹芯板一旦受热、遇明火很容易燃烧并蔓延,而金属面板是热的良导体,在外部加温如紧贴板材做饭,暴露的EPS芯材遇明火,穿过板材电线短路等情况下,都有可能导致着火燃烧,而燃烧在板内进行,难以发现。

(2)芯材受热熔融,流到金属板外,造成火势蔓延。 EPS受热至200 ℃就会熔融并产生可燃气体,熔融物会沿金属板壁面滴落,并流淌到地面,沿墙根形成一条熔融带,遇到明火即着火燃烧,并沿着这条熔融带蔓延且相当迅速。

(3)芯材熔融流失和金属板变形致板材坍塌,甚至造成人员伤亡。 EPS夹芯板在130～290 ℃时芯材和金属板出现分层剥离,导致板房有可能在火灾初起阶段塌落。

(4)芯材收缩与金属板剥离,形成空腔,燃烧可能在空腔内蔓延,而这种蔓延无规律可循。

(5)金属板变形会造成不同隔断或房间火势蔓延。 发生火灾时,芯材收缩、熔融,板材隔热性能被破坏。

(6)芯材增大了火灾荷载,加速蔓延甚至造成轰燃。夹芯板剥离、塌落后,暴露在火焰中的EPS芯材增大了火灾荷载。

(7)板材表面光滑,保温性能好,灭火时水流不能吸附在板面,冷却效果差,给扑救带来难度。

(8)金属板材不易破拆,影响扑救和寻找起火点。 金属板弹性好,通过工具破拆后不易卷曲,切口锋利,容易对人员产生伤害。

(9)燃烧产生大量浓烟和有毒气体,影响人员疏散和消防人员视线,不利于人员逃生和人员搜救,易造成人员伤亡。

(10)EPS芯材燃烧产生大量热,释放大量黑烟及有毒和腐蚀性气体。

3 封装方式对抑制火灾危险性的作用

材料的火灾危险性是由材料的热危险和烟气危险决定的,评价材料火灾危险性的最重要因素是它们燃烧时的热释放速率(HRR),特别是HRR峰值。利用ISO 9705大尺度火灾热释放速率实验装置,在确定火源功率的作用下,测试不同封边、连接和隔断方式EPS夹芯板的热释放速率(HRR)和总释热值(THR),比较其着火和燃烧发展危险性。HRR越大,火灾危险性就越大;THR越大,说明材料燃烧时所释放的热量越多,材料在火灾中的危险性就越大。

试验样品:1 600 mm×1 000 mm×75 mm,双面为热镀锌钢板,中间层为EPS芯材构成的夹芯板。测试时,将板材纵向固定在支架上(短边向下)。

样品a未作任何处理;样品b纵向800 mm处截断,然后再拼接,除底边外,三边加槽铝封闭并均均匀上铆钉加固,接口处用白铁皮严密包裹,上螺钉加固;样品c纵向800 mm处截断,然后再拼接,四周加槽铝封闭,接口处用白铁皮严密包裹,并在槽铝、白铁皮覆盖镀锌钢板处均匀上铆钉加固;样品d接口处用石棉布分隔,其余处理方式同样品c;样品e接口处用防火条分隔,其余处理方式同样品c。

火源为90#汽油油池火。

3.1 样品a和c对比

在距板右侧65 mm、距板面65 mm处,施加15 mm×15 mm油盘火,油量500 mL,火源功率为32 kW。试验结果见图2所示。

从图2(a)看出,未做封边保护的板材热释放速率迅速升高,并出现163 kW/m2和150 kW/m2两个峰值。试验中,未做封边保护的板材迅速燃烧并坍塌,而做了包边保护的板材基本没有变化。从图2(b)可知,燃烧过程中,未做封边保护板材的THR几乎是包边保护板材的3倍,其火灾危险性远高于包边保护的板材。包边保护后,最大热释放速率降低了80%以上,着火危险性大大降低。

3.2 样品b和c对比

在距离板右侧275 mm、距离板面65 mm处施加25 mm×25 mm油盘火,油量1 900 mL,火源功率为130 kW。试验结果见图3所示。

从图3(a)看出,三边封装(底边未封装)的板材比四周严密封装的热释放速率和总释热量高。试验中,底边未封装的板材在最大热释放速率时,板间800 mm连接处出现明火,底槽也有流淌的EPS开始燃烧。试验表明,EPS芯材只要同时受热并与空气接触即可被引燃,说明加铆钉固定,不仅能够保护结构免于坍塌,同时也能有效地减缓燃烧,减少热量释放,降低火灾危险性。

3.3 样品d、e和c对比

在距板右侧275 mm、距板面65 mm处,施加25 mm×25 mm油盘火,油量1 900 mL,火源功率为130 kW。试验结果见图4、图5所示。

由图4、图5知,板材中嵌入防火隔断后,热释放速率和总释热量均有明显降低。峰值出现的时间有所延长。试验中,被隔断的火源远侧板材未发生明火燃烧,说明火灾危险性降低,并可以看出石棉布的效果略优于防火条,部分EPS甚至没有发生熔融。

4 防火措施

(1)板房的建设应充分考虑所用材料的潜在火灾危险性,按照有关规定进行适当的防火分区,分区内成组布置的板房之间留出足够的防火间距,防止“火烧连营”的先天性火灾隐患。

(2)对夹芯板连接进行防火隔断。 在夹芯板房适当位置采用石棉布或防火条对墙面和顶板进行板间分隔,避免墙面、顶面形成一个整体泡沫区域,使芯材受热后在内部的软化熔融和扩散得到控制,防止发生火灾时,泡沫收缩产生一个大的空腔,形成大面积封闭燃烧,加速火灾蔓延,甚至形成烟囱效应,也可以有效阻止分隔材料火源远点的芯材收缩造成的结构破坏。

(3)开口处进行严密封堵。 对穿越管道、电气线路等板材切口、连接处尤其是底边槽口处,使用石棉、防火泥等防火封堵材料进行严密封堵,穿越的电气线路应穿管敷设。

(4)施工中板与板间应加固连接。 连接紧密的夹芯板不易变形,芯材不暴露,不容易燃烧,在火焰作用下结构保持性能较好,所以施工中应对板间连接卡(槽)口、封口用螺钉、铆钉等进行连接加固,特别是板材与承重、支撑构件的连接加固。

(5)EPS夹芯板房不宜建造动用明火或产生高温的厨房,确需动用明火或产生高温的房间应用岩棉等不燃材料做芯材的夹芯板搭建。

5 结束语

EPS夹芯板房建设时控制防火分区面积、留出必有的防火间距,对于保障防火安全十分重要;阻燃EPS芯材对抑制夹芯板的火灾危险有较好作用;不同连接、封装和隔断方式对夹芯板的着火和燃烧发展有较大影响,连接紧密的夹芯板在火焰作用下结构保持性能较好;板间防火分隔能阻止封闭燃烧和蔓延。

参考文献

[1]胡源,尤飞,宋磊.聚合物材料火灾危险性分析与评估[M].北京:化学工业出版社,2007.

[2]舒中俊,徐晓楠,李响.聚合物材料火灾燃烧性能评价[M].北京:化学工业出版社,2007.

[3]颜东升.金属面EPS夹芯板燃烧性能及防火对策[D].合肥:中国科学技术大学,2004.

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇7

1 原材料

(1)水泥:采用重庆拉法基42.5R普通硅酸盐水泥,28 d抗压、抗折强度分别为46.0、8.0 MPa,满足GB 175—2007《普通硅酸盐水泥》性能要求。

(2)粉煤灰:重庆电厂Ⅱ级粉煤灰,表观密度2200 kg/m3,化学成分见表1。

%

(3)铝粉膏:采用油剂型,符合JC 407—2000《加气混凝土用铝粉膏》要求。

(4)生石灰:有效氧化钙含量符合JC/T 621—1996《硅酸盐建筑制品用生石灰》要求。

(5)废弃聚苯乙烯泡沫塑料颗粒:将废弃聚苯乙烯泡沫机械粉碎,最大粒径为5 mm。

(6)水:饮用自来水。

2 试验及分析

采用L18(35)正交试验,方案、结果及分析见表2~表4。聚苯乙烯泡沫颗粒按体积百分数计算(假定浆体密度700 kg/m3,聚苯乙烯泡沫密度12 kg/m3),其它材料用量按质量百分数计。

正交分析结果如下:

(1)通过分析3 d和14 d抗压强度的影响有所不同。由于3 d时水泥及粉煤灰水化不充分,致使3 d的强度较低。本次试验只分析各因素对14 d抗压强度的影响,影响从大到小为:水料比→粉煤灰→聚苯乙烯泡沫→m(水泥)∶m(石灰)→石膏。

(1)水料比是影响聚苯乙烯加气混凝土强度的主要因素,随着水料比的增大强度呈降低趋势

(2)粉煤灰掺量也是影响强度的重要因素,随着粉煤灰用量的增加强度呈降低趋势。

(3)随着聚苯乙烯泡沫颗粒用量的增加,强度呈升高趋势。

(4)随m(水泥)∶m(石灰)增大,强度呈升高趋势。

(2)经过对干密度和湿密度的分析,两者的各影响因素变化趋势大体相同。本次研究只对干密度的影响因素进行分析,影响从大到小依次是:水料比→m(水泥)∶m(石灰)→粉煤灰→石膏→聚苯乙烯泡沫。

(1)水料比是影响聚苯乙烯加气混凝土干密度的主要因素,随着水料比的增大,干密度呈降低趋势。

(2)随m(水泥)∶m(石灰)增大,干密度呈增大趋势。

(3)粉煤灰掺量也是影响干密度的重要因素,随着粉煤灰掺量的增加,干密度具有先增大后降低的趋势。

(4)随着聚苯乙烯泡沫颗粒用量的增加,干密度总体变化不大。

综合聚苯乙烯泡沫加气混凝土抗压强度和密度,较佳配比为:水料比0.4,粉煤灰40%,聚苯乙烯泡沫颗粒15%,m(水泥)∶m(石灰)=6∶1,石膏1%。

3 聚苯乙烯泡沫加气混凝土结构形成机理

聚苯乙烯泡沫颗粒加气混凝土的生产过程可以分3个阶段:(1)料浆间的物化反应过程;(2)料浆的稠化和凝结过程;(3)坯体的硬化。

3.1 料浆发气的物化反应

试验时将经称量的粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水搅拌均匀,再加入铝粉,搅拌30~60 s后进行浇注。在水的作用下,产生水化反应,放出热量,特别是石灰在消解时释放出大量的热,使逐渐变稠的料浆呈碱性,为铝粉与氢氧化钙和水反应提供了适宜的条件。此时,水的温度直接影响发气的速度,水温越高发气速度越快,水温一般控制在25℃左右。浇筑完成到开始发气时间为1~3 min。其反应如下[1]:

铝粉与碱性溶液发生反应放出氢气,放出的氢气在料浆中形成大量的细微气孔,使得料浆的体积逐渐膨胀,形成疏松的结构。

3.2 料浆膨胀、凝结的物理化学反应

料浆发气时最初生成的氢气立即溶解于液相中,由于氢气的溶解度不大,溶液很快达到饱和。

当达到一定的饱和度时,在铝粉颗粒表面形成一个或数个泡核,由于氢气的逐渐积累,气泡内压力逐渐增大,当内压力克服上层料浆对它的重力和料浆的极限剪应力之后,气泡膨胀推动料浆的膨胀。铝粉与氢氧化钙、水反应产生氢气,料浆膨胀始终处于动态平衡。

料浆膨胀的动力来自气泡的内压力,料浆膨胀的阻力是上层料浆的重力和料浆极限剪应力。发气初期,铝浆不断产生氢气,内压力不断得到补充,因而迅速膨胀。随着石灰、水泥不断水化,极限剪应力不断增大,这时铝粉的反应仍在继续进行,只要气泡内压力继续大于上层料浆的重力和极限剪应力,膨胀就会继续下去。当料浆迅速稠化,极限剪应力急剧增大,膨胀才会逐渐缓慢下来。当铝粉反应结束,气泡内不再增加内压力,或者这种内压力不足以克服上层料浆的重力和料浆的极限剪应力时,膨胀过程停止。

3.3 坯体的硬化

具有一定结构强度的坯体经过切割后,还要进行室温静养,即完成水化合成过程,这主要是钙质材料与硅质材料的水化合成硬化后的产品。

水泥水化生成的Ca(OH)2与粉煤灰中的活性Si O2反应,生成碱度较高的水化硅酸钙,随着Si O2的不断溶解,水泥水化的C-S-H凝胶与石灰、粉煤灰合成的C-S-H等水化硅酸钙的碱度不断降低,开始变成半结晶的低钙水化硅酸钙。

4 聚苯乙稀泡沫加气混凝土砌块的性能

聚苯乙烯泡沫加气混凝土砌块的较佳配合比为:水料比0.4,粉煤灰40%,聚苯乙烯15%,m(水泥)∶m(石灰)=6∶1,石膏1%,经测试其密度级别为B06,14 d抗压强度为4.1 MPa,导热系数为0.13 W/(m·K)。

5 结语

(1)利用废弃的聚苯乙烯泡沫颗粒以及工业废料为原料,减少环境污染,能够达到资源的再生利用。

(2)掺废弃聚苯乙烯制备的免蒸压加气混凝土保温砌块密度小,导热系数低,保温性能好。采用较佳的配合比,其密度等级为B06,14 d抗压强度为4.1 MPa,导热系数为0.13 W/(m·K),符合GB/T 11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》要求。

摘要：将废弃聚苯乙烯泡沫塑料回收并用于生产建筑保温隔热材料,既可解决它所带来的白色污染,又有利于资源的再生利用,具有很好的经济效益和环保效益。以聚苯乙烯泡沫颗粒为填充料,制备聚苯乙烯泡沫颗粒加气混凝土,研究聚苯乙烯泡沫加气混凝土结构形成机理及性能。

关键词：废弃聚苯乙烯泡沫颗粒,加气混凝土,结构机理

参考文献

聚苯乙烯泡沫颗粒 篇8

目前国内针对外墙外保温材料的燃烧性能测试主要采用单体燃烧、可燃性和氧指数, 其中可燃性和氧指数测试方法同绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS) 产品标准中的方法一致, 在产品质量满足标准的前提下, 材料的燃烧性能的优劣性则主要由单体燃烧试验所决定。在真实火灾场景中, 模塑聚苯乙烯材料在燃烧时具有发热快、火焰易传播、材料易滴落流淌、发烟大等特点;但在单体燃烧测试中, 由于聚苯乙烯材料存在受热收缩和熔融滴落的情况, 往往在试验后期才会出现立面及推车底部熔融滴落物的燃烧, 此时按照燃烧增长速率指数和烟气生成指数的定义, 其产品反而能够得到较好的燃烧测试结果, 与真实火灾存在较大差异。为此, 本研究选取工程中常见的3种模塑聚苯乙烯保温材料采用非明火加热的方式获得熔融滴落产物并进行热释放速率及生烟性的测试, 评价其真实燃烧特性并为测试方法改进及后续产品提高阻燃性能、提高抑烟性能等研究方面提供参考依据。

1 样品及制备

1.1 试验样品

阻燃EPS (50mm) , 济南正恒聚氨酯材料有限公司;添加石墨聚苯颗粒阻燃EPS (50mm) , 济南鸿福保温材料制造有限公司;可膨胀石墨阻燃EPS (40mm) , 天津喜诗特保温材料有限公司;泡沫样品均切割至25mm厚度进行试验。

1.2 熔融滴落物样品制备

熔融滴落物样品的制备主要采用非明火加热的方式, 设定加热炉温度400℃, 将定制模具放置在加热炉上并加入样品进行熔融, 熔融时间分别为1min、5min和10min, 达到设定时间后将模具放置在平板上进行冷却, 冷却熔融试样的厚度控制为2mm。

1.3 测试设备

锥形量热仪, 英国Fire Test Technology。

1.4 试验方法

试验采用GB/T 16172-2007“建筑材料热释放速率试验方法”进行测试, 辐射强度30kW/m2。

2 结果与讨论

2.1 热释放速率 (HRR)

热释放速率是指在预置的入射热流强度下, 材料被点燃后, 单位面积的热量释放速率。HRR是表征火灾强度的最重要性能参数之一, HRR的最大值为热释放速率峰值 (pHRR) , 其大小表征了材料燃烧时的最大热释放程度, 图1 (a) 、 (b) 、 (c) 分别为阻燃EPS、添加石墨聚苯颗粒阻燃EPS、可膨胀石墨阻燃EPS的HRR曲线 (其中编号1、2、3分别代表熔融1min、5min、10min样品, 4代表泡沫塑料样品, 下同) 。

从图1 (a) 、 (b) 、 (c) 系列4曲线可以看出, 与单纯采用六溴环十二烷相比, 可膨胀石墨的添加能够有效延缓并降低EPS材料的燃烧, 这主要是由于在气相阻燃的机理上增加了凝聚相的阻燃作用, 能够通过延缓或中断固态物质产生可燃性物质而达到阻燃效果, 当受热到一定程度可膨胀石墨就会开始膨胀, 从而形成一个很厚的多孔碳化层, 该碳化层有足够的热稳定性把阻燃主体和热源隔开, 从而延缓和终止聚合物的分解。相对于系列4曲线, 从3图系列1、2、3曲线可以看出, 普通阻燃EPS为主体的材料其熔融滴落物伴随熔融时间的延长及阻燃剂的逸失, 凝聚的滴落物主要以苯乙烯、苯甲醛等热解产物及脱氢碳化物为主, 在热辐射的再次加热下, 热解产物首先逸出并被点燃, 其HRR峰型往往较早出现且形状尖锐。相对于图 (a) 、 (b) 中熔融滴落物随熔融时间延长热解产物逸失导致的HRR峰值降低, 图 (c) 中的系列3曲线反而出现升高的情况, 这可能是由于系列2样品在熔融过程中仍然受到凝聚相阻燃的作用, 而系列3样品在后期熔融过程中膨胀石墨的多孔炭层被熔融物填充破坏导致低分子量芳香族热解产物逸失到表层, 在辐射热源下被迅速点燃产生较大的尖锐峰型。

2.2 总热生成量 (THR)

总热释放量是指在预置的入射热流强度下, 材料从点燃到火焰熄灭为止所释放热量的总和。THR与HRR结合起来分析, 可以更好地评价材料的燃烧性和阻燃性。图2 (a) 、 (b) 、 (c) 分别为阻燃EPS、添加石墨聚苯颗粒阻燃EPS、可膨胀石墨阻燃EPS的THR曲线。

从图2可以看出, 3种泡沫样品系列4的THR曲线基本相同, 放热总量均为20MJ/m2左右, 这表明受到样品本身材质的影响, 聚苯乙烯在燃烧中往往发生热解平衡反应, 近似密度的材料往往具有相同的燃烧特质, 只是由于阻燃作用区间的影响, 出现点燃时间的滞后, 但放热总量基本相同。而在熔融滴落物方面, 3种样品则表现出各自的特点:对于普通阻燃和添加石墨聚苯乙烯的EPS, 其放热总量随熔融时间的延长而降低, 这主要是由于在熔融前期有较多的热解产物未充分溢出及冷却固化到滴落物表面, 在辐射热的作用下, 热解产物首先溢出并被迅速点燃, 带来较大的热释放速率和放热总量, 但随着熔融时间的延长, 较多的热解产物伴随烟气散失到环境中, 剩余的熔融物主要以大分子量的芳香族或脂肪族的大分子量稳定产物为主, 在辐射热下被相对延迟的点燃并具有较小的放热总量;而对于可膨胀石墨阻燃EPS, 由于在熔融后期膨胀石墨的多孔炭层被熔融物填充破坏导致低分子量芳香族热解产物逸失到表层, 同时石墨的添加改变了材料的部分热解形式, 导致放热总量反而出现增大, 这也与HRR曲线的变化相一致。

2.3 烟气生成速率 (SPR)

在实际火灾中, 烟雾阻碍人员逃生和进行灭火行动, 是导致人员死亡的主要原因之一。锥形量热仪能够通过测定材料燃烧过程中的烟气生成速率, 有效评定材料实际燃烧时的“动态”产烟速度并根据SPR曲线评定其危险性。图3 (a) 、 (b) 、 (c) 分别为阻燃EPS、添加石墨聚苯颗粒阻燃EPS、可膨胀石墨阻燃EPS的THR曲线。

从图3可以看出可膨胀石墨阻燃EPS具有比阻燃EPS和添加石墨颗粒阻燃EPS泡沫产品更低的生烟速率, 这主要是由于该材料在辐射作用下收缩更为快速, 且在持续辐射下由于固相和气相阻燃机理融滴物仅轻微发烟, 只是到后期时样品才由于可燃物溢出达到燃点被点燃, 而此时由于融滴物的数量原因, 往往SPR曲线较低。而在熔融滴落物方面, 3种样品则表现出各自的特点:对于普通阻燃EPS, 由于受到熔融时间较短的影响, 初始熔融物在热解过程中会产生较多的苯乙烯等热解产物导致样块较易被引燃, 而此时由于仍未发生充分氧化热解, 致密的聚苯乙烯融滴物更易形成大分子量的联苯产物导致生烟量加大, 但随着熔融产物制作时间的延长, 材料在后期往往发生芳香族及脂肪族产物的再次断裂, 生烟量随之降低;对于添加石墨颗粒的EPS, 受到固相阻燃失效的影响, 在熔融中期会较多的以单质碳和联苯产物形式存在, 导致生烟量在中段出现增大;而对于可膨胀石墨阻燃EPS, 由于较多的热解产物伴随烟气散失到环境中, 在后期剩余的熔融物主要以单质碳、大分子量的芳香族或脂肪族的大分子量稳定产物为主, 再次点燃后受到分子量影响出现较大的生烟速率。

2.4 总烟生成量 (TSP)

总烟生成量反映了材料在燃烧阶段生烟量的多少, 能够有效评定材料实际燃烧时的产烟能力并进行量化。图4是3种样品及其熔融物的TSP曲线。

从图4可以看出对于熔融滴落物, 3种样品表现出各自的特点:对于普通阻燃EPS, 由于受到熔融时间较短的影响, 初始熔融物由于形成大分子量的联苯产物导致生烟量加大, 进而导致较大的TSP曲线, 但随着熔融产物制作时间的延长, 材料在后期往往发生芳香族及脂肪族产物的再次断裂, 生烟量随之降低;对于添加石墨颗粒的EPS, 与SPR曲线类似, 受到固相阻燃失效的影响, 在熔融中期会较多的以单质碳和联苯产物形式存在, 导致生烟量在中段出现增大;而对于可膨胀石墨阻燃EPS, 较多的单质碳、大分子量的芳香族或脂肪族的大分子量稳定产物会导致总烟生成量的快速增加。

3 结论

通过对3种泡沫样品及其熔融滴落物的热释放速率等参数的研究可以看出, 普通阻燃EPS样品的初期熔融滴落物具有较高的易燃性, 但随着熔融时间的延长, 材料的HRR等参数均发生降低;而对于可膨胀石墨EPS, 虽然其具有较好的阻燃效果, 但其熔融物往往在后期反而具有较大的易燃性及生烟性, 因此, 在今后的外墙外保温测试中应考虑增加对熔融滴落物的判定项目, 使其真正与实际使用相吻合;而在EPS的改性研究中, 则应注重降低其熔融滴落物的产生量并改进阻燃配方使其在熔融点燃过程中产生较低的放热量和生烟量, 真正在节能的基础上起到保障人民生命财产安全的作用。

摘要：采用锥形量热仪对外墙外保温用模塑聚苯乙烯泡沫塑料及其熔融滴落物的热释放速率、总热生成量、烟气生成速率和总烟生成量进行了测试。试验表明:普通阻燃模塑聚苯乙烯泡沫塑料初期熔融滴落物具有较高的易燃性和生烟性, 随着熔融时间的延长其各项数值均发生降低;而采用可膨胀石墨添加的聚苯乙烯泡沫塑料虽然具有较好的阻燃效果, 但其熔融物在后期会表现出较高的易燃性和生烟量, 具有较大的人身危险性。

关键词：聚苯乙烯泡沫塑料,熔融滴落物,热释放速率,烟气生成速率,总热生成量,总烟生成量

参考文献

[1]GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级[S].2012.