[00123922]新型防火阻燃技术与材料研发

一、课题来源与背景 课题来源于“十二五”国家科技支撑计划,课题名称“新型防火阻燃技术与材料研发”,课题编号：2011BAK03B03。 随着城市建设速度的加快,我国建筑发展很快,各大城市的各类建筑与日俱增。并逐渐向现代化、大型化和多功能化方向发展,建筑的内装修也越来越为人们所注重。但是,许多建筑在装修过程中或单纯追求美观、豪华的效果,或考虑到装修费用等因素而大量采用可燃内装修材料,增加了建筑的火灾荷载,使建筑的安全性明显下降。未经阻燃处理的可燃甚至易燃材料一旦起火,除了助长火势外,大多还会释放烟气和有毒气体。国内外大量的火灾统计资料表明,在火灾中丧生的人有80%左右是由烟气中毒而死的。由此可见,建筑中所采用的材料或制品仍存在着较大的火灾危险性。随着社会的发展和科学技术的进步,可燃物的品种也逐渐增多,与金属材料和无机材料相比,高分子材料由于具有独特的性质和良好的加工性能,得到了迅速的发展,并广泛用于社会生产的各个行业中。但大多数高分子材料均属易燃或可燃材料,在使用中遇到高温会分解燃烧引发火灾,燃烧时热释放速率大,热值高,火焰传播速度快,且不易熄灭,还会产生浓烟和有毒气体,消防扑救和人员疏散难度较大,火灾危害严重。因此,新型防火阻燃材料的开发及其评价新技术的研究已经成为一个急需解决的课题。 二、技术的创造性与先进性 1)以有机填料、无机填料和粘接剂为主要原料,采用特殊的发泡混合工艺,研制出了一种既具有高效保温功能又具优良防火性能的无机/有机复合保温材料,燃烧性能达到A1级、产烟毒性达到AQ1级;研制出一种不燃外墙保温装饰板,燃烧性能达到A2级、产烟毒性达到ZA1级,同时解决了防火、保温、装饰、施工及保温材料寿命与建筑不同步等技术难题。 2)通过在主体成膜树脂中引入不同的功能基团和与其他树脂共混改性研究,提高了防火涂料在快速升温条件下其防火涂层和钢基材的粘结性,成功研制出耐烃类火灾的钢结构防火涂料,耐火极限达到了1.6～2h;通过低密度泡沫混凝土改性及与饰面板复合研究,研制出防烃类火灾的无机防火板,解决了板材在实际应用中的强度低、耐水性差、燃烧性能差、烟气毒性高等问题,按碳氢曲线升温,板材厚度18mm,耐烃类火灾时间不低于3.00h。研发了建筑构件涂层耐可燃气体爆炸能力的试验系统。 3)通过两步合成法制备出聚磷酸酯阻燃剂,使阻燃剂酯化度达到70.8%;研制出PE/EVA无卤低烟阻燃电缆料,通过APP改性及具有熔融特性成炭剂的研制和应用有效改善了材料的力学性能,特别是电缆料的柔性、断裂伸长率方面性能优异。 4)采用FTIR技术与动物试验相结合,研究建立了防火阻燃材料热解烟气中动物死亡率预测模型,提出了常用内装修材料基于毒性评价的使用限量,研究建立了一套监测动物在火灾环境中重要生理指标变化的装置,制定了国家标准《火灾烟气致死毒性的评估》,开发出材料产烟毒性评估预测软件,填补国内空白。 5)明确了复合材料用于保温材料时,其燃烧性能分级需对其芯材增加氧指数的判据要求,提出了保温材料氧指数的最低安全要求;建立了屋面材料及制品对火反应试验装置,制定了国家标准《屋顶及屋顶覆盖制品外部对火反应试验方法》;首次通过电焊条火花点燃试验研究, 提出了《泡沫塑料着火性试验方法-电焊火花法》标准草案。进一步完善和丰富了保温材料防火性能测试评价方法。 三、应用情况及存在的问题 1)本课题研制出的新型无机保温材料及无机/有机复合发泡保温材料是目前国内保温材料行业急需的产品和技术,能够有效的填补国内相关领域的产品和技术空白。已完成3项工程应用示范。 2)研制出耐烃类火灾的钢结构防火涂料,并完成了3项示范工程。 3)研制出的多功能耐烃类火灾的防火板,不仅可用于结构的防火保护,还可用于室内吊顶和隔墙,具有广阔的推广应用前景。 4)对外保温材料燃烧性能及火灾危险性评价相关研究成果已用于GB8624《建筑材料及制品燃烧性能分级》修订、GB/T 29416《建筑外墙外保温系统的防火性能试验方法》制定和《建筑设计防火规范》与《高层民用建筑设计防火规范》的合编修订。 5)关于材料产烟毒性评价方面的成果已用于四川大学高分子新材料研发、天津有容蒂康通讯技术有限公司等地铁列车用电缆的燃烧烟气毒性进行评价及四川省南充消防支队疏散演习用发烟罐产烟毒性的分析评价。 6)关于屋面材料及制品对火反应试验评价方面的成果,已用于相关企业挤塑聚苯（XPS）屋面保温防水系统和改性聚氨酯（PIR）屋面保温防水系统火灾危险性相关评价 7)关于膨胀型钢结构防火涂料可靠性评估方面的研究为相关评估方法的建立奠定了基础,对保证钢结构的防火安全具有重要意义。 8) 需要进一步建立新型无机保温材料及无机/有机复合发泡保温材料生产线,扩大生产规模,在全国范围内推广应用。