几种木质装饰材料的燃烧性能分析

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1.1引言
　　近年来，木质装饰材料大量涌入市场，进入人们的生活，现已成为重要的装饰装修材料之一。在很多火灾中，木质装饰材料不仅增加火灾荷载，而且大大增加了有毒烟气的释放，使火灾危害加大。2002年12月17日，在距克里姆林宫500米的莫斯科柴可夫斯基国立音乐学院发生的火灾主要原因是主楼使用了木质地板。木质装饰材料的燃烧特性对建筑火灾的发生、发展、蔓延及危害后果有重要影响，科学认识木质装饰材料的燃烧特性，对材料的安全使用和建筑火灾预防与控制具有重要意义。正确评价地板在室内火灾发生、发展中所起的作用具有十分重要的意义。本文采用CRY-1型差热分析仪对市场上几种不同产地、不同品牌的实木、复合地板的燃烧性能进行了初步探讨。
　　1.2材料的选取
　　实验选用8种试样，木质装饰材料主要包括复合地板(FDB)和实木地板(SDB)，产地分别为长沙、南京和上海等。将所选材料从①～⑧标号，具体如图。
　　1.3所选木质装饰材料差热分析的实验研究
　　1.3.1普通木材的DTA曲线分析
　　未经处理的木材在DTA曲线上会出现三个明显的峰。第Ⅰ峰：在温度从室温到114℃时是放热峰。在这一段干燥时间内，木材的热分解缓慢。加热到150℃时木材开始显著分解，分解产物主要是水和二氧化碳；第Ⅱ峰：84－306℃为吸热峰。主要是蒸发水分，其化学组成没有明显变化。反应以吸热为主；木材的第Ⅲ峰在295－500℃，是木材组分剧烈热解后所形成产物的继续热解和燃烧放热所致，是木材固相燃烧的主要来源。木材加热到270～380℃时，木材发生剧烈的热分解，热分解的剩余物得到30％～38％的碳。
　　1.3.2所选试样与普通木材的DTA曲线的对比分析
　　比较试样①～⑧与标准木材的DTA曲线可知：试样①～⑧的放热峰1和标准木材基本一致。此阶段是最初试样内水分蒸发为主，在这一段干燥时间内，木材的热分解缓慢。加热到150℃时木材开始显著分解，分解产物主要是水和二氧化碳。
　　试样①～⑧的放热峰2始于200℃ 以上，是木材剧烈热解和燃烧所产生，所产生的可燃气体是维持木材有焰燃烧的主要源泉，纤维素热解是该峰的主要构成部分。半纤维素和木素的热变化也是构成第Ⅱ峰的部分原因。木材加热到270～380℃时，木材发生剧烈的热分解，热分解的剩余物得到30％～38％的碳。而试样①～⑧中放热峰2的面积大小排序为：③＞⑦＞⑥＞②＞标准木材＞⑧＞④＞⑤＞①。放热峰2出现的时间先后排序为：②＞③＞⑧＞⑥＞⑦＞标准木材＞⑤＞④＞①。由此说明：试样③、⑦、⑥、②与参比物之间的温差(△T)在放热峰2时大于标准木材与参比物的温差，也就是说这几种试样火灾危险性也就高于标准木材。而试样⑧、④、⑤、①的火灾危险性略低于标准木材。
　　1.3.3所选试样的DTA曲线之间的对比分析
　　所选择的试样主要包括复合地板(FDB) 和实木地板(SDB) ，比较复合地板(FDB) 和实木地板(SDB)的DTA曲线。比较看出不同复合地板的共同特征，不同的复合地板试样其峰形，峰顶温度几乎一致，表明了复合地板的共同热特征。其中个别峰的大小略有不同，是由于试样中某物质的含量有所差异所致。复合地板的这一特殊的热特征，说明复合地板在燃烧过程中并没有很大的区别。
　　而在实木地板DTA曲线中，不同的实木地板试样其峰形、峰顶温度相差很大，表明了实木地板由于所选木材部分不同、制作工艺不同，其热特征也有很大的不同。比较之下，所选的实木地板试样火灾危险性大小为：⑧＞⑤＞④＞①。
　　1.3.4峰面积和焓变
　　在20-130℃时，所选的8种木质装饰材料和标准木材第Ⅰ峰的开始温度、峰顶温度、结束温度、峰面积、焓变值均相差不多，有一定的一致性。也就是说在第一个放热峰（20-130℃）时标准木材和所选的试样热分解特性基本一致。
　　80-320℃时，所选的8种木质装饰材料和标准木材第Ⅱ峰的峰面积和焓变值就出现很大不同。第Ⅱ峰的开始温度出现时间先后为①（79.4℃）、⑤（84.3℃）、标准木材（86.2℃）、⑧（93.6℃）、④（115.8℃）、⑦（120.2℃）、⑥（130.2℃）、②（144.7℃）、③（170.8℃），即除①⑤出现第Ⅱ峰的时间早于标准木材外其余试样出现第Ⅱ峰的时间均比标准木材晚，其中试样③的开始温度比标准木材高很多。峰面积和焓变值排序为标准木材（122.16）﹥②（109.87）﹥⑥（97.54）﹥③（70.29）﹥⑦（68.49）﹥④（64.44）﹥⑧（42.87）﹥⑤（38.06）﹥①（33.74），所选所有试样第Ⅱ峰的峰面积和焓变值均低于标准木材，即80-320℃时其放热量低于标准木材。实木地板①④⑤⑧在这一温度范围内放热量均低于复合地板。
　　290-530℃时，所选的8种木质装饰材料和标准木材第Ⅲ峰的开始温度和结束温度相差不大，但峰面积和焓变值就出现很大不同。峰面积和焓变值排序为③（351.58）﹥⑦（340.11）﹥⑥（304.34）﹥②（269.97）﹥标准木材（216.47）﹥⑧（214.68）﹥⑤（179.19）﹥④（95.85）﹥①（75.4）。这一过程是木材燃烧的主要过程，可见，实木地板的火灾危险性低于复合地板。具体火灾危险性排序为③﹥⑦﹥⑥﹥②﹥标准木材﹥⑧﹥⑤﹥④﹥①。
　　1.3.5玻璃化转变
　　在一个较窄的温度范围内，聚合物是较硬、较脆的玻璃态物质，此温度称为玻璃化转化温度。高于玻璃化转变温度时，高聚物的力学性能和某些热性能很快改变，其载荷承受能力往往下降。从表7可知，所选试样的第Ⅱ峰、第Ⅲ峰的玻璃化温度之间没有很大差异，但在第Ⅰ峰时实木地板①、④、⑤、⑧的玻璃化温度远高于复合地板，由此可知在火灾初期实木地板的荷载承受能力即力学性能比复合地板高，实木地板的火灾危险性比复合地板低。
　　1.4结论
　　实验表明：复合地板在燃烧性能上并没有很大的区别。而实木地板由于所选木材部分不同、制作工艺不同，其热特征也有很大的不同。比较之下，所选的实木地板试样火灾危险性大小为：试样⑧＞试样⑤＞试样④＞试样①。
　　通过所选试样的DTA曲线之间、所选试样与普通木材的DTA曲线之间的比较，我们可得到，所选八种木质装饰材料的火灾危险性大小为试样③﹥试样⑦﹥试样⑥﹥试样②﹥标准木材﹥试样⑧﹥试样⑤﹥试样④﹥试样①。