幾種木質(zhì)裝飾材料的燃燒性能分析

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1.1引言
　　近年來(lái)，木質(zhì)裝飾材料大量涌入市場(chǎng)，進(jìn)入人們的生活，現(xiàn)已成為重要的裝飾裝修材料之一。在很多火災(zāi)中，木質(zhì)裝飾材料不僅增加火災(zāi)荷載，而且大大增加了有毒煙氣的釋放，使火災(zāi)危害加大。2002年12月17日，在距克里姆林宮500米的莫斯科柴可夫斯基國(guó)立音樂(lè)學(xué)院發(fā)生的火災(zāi)主要原因是主樓使用了木質(zhì)地板。木質(zhì)裝飾材料的燃燒特性對(duì)建筑火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展、蔓延及危害后果有重要影響，科學(xué)認(rèn)識(shí)木質(zhì)裝飾材料的燃燒特性，對(duì)材料的安全使用和建筑火災(zāi)預(yù)防與控制具有重要意義。正確評(píng)價(jià)地板在室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展中所起的作用具有十分重要的意義。本文采用CRY-1型差熱分析儀對(duì)市場(chǎng)上幾種不同產(chǎn)地、不同品牌的實(shí)木、復(fù)合地板的燃燒性能進(jìn)行了初步探討。
　　1.2材料的選取
　　實(shí)驗(yàn)選用8種試樣，木質(zhì)裝飾材料主要包括復(fù)合地板(FDB)和實(shí)木地板(SDB)，產(chǎn)地分別為長(zhǎng)沙、南京和上海等。將所選材料從①～⑧標(biāo)號(hào)，具體如圖。
　　1.3所選木質(zhì)裝飾材料差熱分析的實(shí)驗(yàn)研究
　　1.3.1普通木材的DTA曲線(xiàn)分析
　　未經(jīng)處理的木材在DTA曲線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)三個(gè)明顯的峰。第Ⅰ峰：在溫度從室溫到114℃時(shí)是放熱峰。在這一段干燥時(shí)間內(nèi)，木材的熱分解緩慢。加熱到150℃時(shí)木材開(kāi)始顯著分解，分解產(chǎn)物主要是水和二氧化碳；第Ⅱ峰：84－306℃為吸熱峰。主要是蒸發(fā)水分，其化學(xué)組成沒(méi)有明顯變化。反應(yīng)以吸熱為主；木材的第Ⅲ峰在295－500℃，是木材組分劇烈熱解后所形成產(chǎn)物的繼續(xù)熱解和燃燒放熱所致，是木材固相燃燒的主要來(lái)源。木材加熱到270～380℃時(shí)，木材發(fā)生劇烈的熱分解，熱分解的剩余物得到30％～38％的碳。
　　1.3.2所選試樣與普通木材的DTA曲線(xiàn)的對(duì)比分析
　　比較試樣①～⑧與標(biāo)準(zhǔn)木材的DTA曲線(xiàn)可知：試樣①～⑧的放熱峰1和標(biāo)準(zhǔn)木材基本一致。此階段是最初試樣內(nèi)水分蒸發(fā)為主，在這一段干燥時(shí)間內(nèi)，木材的熱分解緩慢。加熱到150℃時(shí)木材開(kāi)始顯著分解，分解產(chǎn)物主要是水和二氧化碳。
　　試樣①～⑧的放熱峰2始于200℃ 以上，是木材劇烈熱解和燃燒所產(chǎn)生，所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w是維持木材有焰燃燒的主要源泉，纖維素?zé)峤馐窃摲宓闹饕獦?gòu)成部分。半纖維素和木素的熱變化也是構(gòu)成第Ⅱ峰的部分原因。木材加熱到270～380℃時(shí)，木材發(fā)生劇烈的熱分解，熱分解的剩余物得到30％～38％的碳。而試樣①～⑧中放熱峰2的面積大小排序?yàn)椋孩郏劲撸劲蓿劲冢緲?biāo)準(zhǔn)木材＞⑧＞④＞⑤＞①。放熱峰2出現(xiàn)的時(shí)間先后排序?yàn)椋孩冢劲郏劲啵劲蓿劲撸緲?biāo)準(zhǔn)木材＞⑤＞④＞①。由此說(shuō)明：試樣③、⑦、⑥、②與參比物之間的溫差(△T)在放熱峰2時(shí)大于標(biāo)準(zhǔn)木材與參比物的溫差，也就是說(shuō)這幾種試樣火災(zāi)危險(xiǎn)性也就高于標(biāo)準(zhǔn)木材。而試樣⑧、④、⑤、①的火災(zāi)危險(xiǎn)性略低于標(biāo)準(zhǔn)木材。
　　1.3.3所選試樣的DTA曲線(xiàn)之間的對(duì)比分析
　　所選擇的試樣主要包括復(fù)合地板(FDB) 和實(shí)木地板(SDB) ，比較復(fù)合地板(FDB) 和實(shí)木地板(SDB)的DTA曲線(xiàn)。比較看出不同復(fù)合地板的共同特征，不同的復(fù)合地板試樣其峰形，峰頂溫度幾乎一致，表明了復(fù)合地板的共同熱特征。其中個(gè)別峰的大小略有不同，是由于試樣中某物質(zhì)的含量有所差異所致。復(fù)合地板的這一特殊的熱特征，說(shuō)明復(fù)合地板在燃燒過(guò)程中并沒(méi)有很大的區(qū)別。
　　而在實(shí)木地板DTA曲線(xiàn)中，不同的實(shí)木地板試樣其峰形、峰頂溫度相差很大，表明了實(shí)木地板由于所選木材部分不同、制作工藝不同，其熱特征也有很大的不同。比較之下，所選的實(shí)木地板試樣火災(zāi)危險(xiǎn)性大小為：⑧＞⑤＞④＞①。
　　1.3.4峰面積和焓變
　　在20-130℃時(shí)，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標(biāo)準(zhǔn)木材第Ⅰ峰的開(kāi)始溫度、峰頂溫度、結(jié)束溫度、峰面積、焓變值均相差不多，有一定的一致性。也就是說(shuō)在第一個(gè)放熱峰（20-130℃）時(shí)標(biāo)準(zhǔn)木材和所選的試樣熱分解特性基本一致。
　　80-320℃時(shí)，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標(biāo)準(zhǔn)木材第Ⅱ峰的峰面積和焓變值就出現(xiàn)很大不同。第Ⅱ峰的開(kāi)始溫度出現(xiàn)時(shí)間先后為①（79.4℃）、⑤（84.3℃）、標(biāo)準(zhǔn)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出現(xiàn)第Ⅱ峰的時(shí)間早于標(biāo)準(zhǔn)木材外其余試樣出現(xiàn)第Ⅱ峰的時(shí)間均比標(biāo)準(zhǔn)木材晚，其中試樣③的開(kāi)始溫度比標(biāo)準(zhǔn)木材高很多。峰面積和焓變值排序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)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），所選所有試樣第Ⅱ峰的峰面積和焓變值均低于標(biāo)準(zhǔn)木材，即80-320℃時(shí)其放熱量低于標(biāo)準(zhǔn)木材。實(shí)木地板①④⑤⑧在這一溫度范圍內(nèi)放熱量均低于復(fù)合地板。
　　290-530℃時(shí)，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標(biāo)準(zhǔn)木材第Ⅲ峰的開(kāi)始溫度和結(jié)束溫度相差不大，但峰面積和焓變值就出現(xiàn)很大不同。峰面積和焓變值排序?yàn)棰郏?51.58）﹥⑦（340.11）﹥⑥（304.34）﹥②（269.97）﹥標(biāo)準(zhǔn)木材（216.47）﹥⑧（214.68）﹥⑤（179.19）﹥④（95.85）﹥①（75.4）。這一過(guò)程是木材燃燒的主要過(guò)程，可見(jiàn)，實(shí)木地板的火災(zāi)危險(xiǎn)性低于復(fù)合地板。具體火災(zāi)危險(xiǎn)性排序?yàn)棰郓儮擤儮蕞儮讴儤?biāo)準(zhǔn)木材﹥⑧﹥⑤﹥④﹥①。
　　1.3.5玻璃化轉(zhuǎn)變
　　在一個(gè)較窄的溫度范圍內(nèi)，聚合物是較硬、較脆的玻璃態(tài)物質(zhì)，此溫度稱(chēng)為玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，高聚物的力學(xué)性能和某些熱性能很快改變，其載荷承受能力往往下降。從表7可知，所選試樣的第Ⅱ峰、第Ⅲ峰的玻璃化溫度之間沒(méi)有很大差異，但在第Ⅰ峰時(shí)實(shí)木地板①、④、⑤、⑧的玻璃化溫度遠(yuǎn)高于復(fù)合地板，由此可知在火災(zāi)初期實(shí)木地板的荷載承受能力即力學(xué)性能比復(fù)合地板高，實(shí)木地板的火災(zāi)危險(xiǎn)性比復(fù)合地板低。
　　1.4結(jié)論
　　實(shí)驗(yàn)表明：復(fù)合地板在燃燒性能上并沒(méi)有很大的區(qū)別。而實(shí)木地板由于所選木材部分不同、制作工藝不同，其熱特征也有很大的不同。比較之下，所選的實(shí)木地板試樣火災(zāi)危險(xiǎn)性大小為：試樣⑧＞試樣⑤＞試樣④＞試樣①。
　　通過(guò)所選試樣的DTA曲線(xiàn)之間、所選試樣與普通木材的DTA曲線(xiàn)之間的比較，我們可得到，所選八種木質(zhì)裝飾材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小為試樣③﹥?cè)嚇英擤冊(cè)嚇英蕞冊(cè)嚇英讴儤?biāo)準(zhǔn)木材﹥?cè)嚇英喋冊(cè)嚇英荸冊(cè)嚇英堠冊(cè)嚇英佟?