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，木質(zhì)裝飾材料大量涌入市場，進入人們的生活，現(xiàn)已成為重要的裝飾裝修材料之一。在很多火災中，木質(zhì)裝飾材料不僅增加火災荷載，而且大大增加了有毒煙氣的釋放，使火災危害加大。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立音樂學院發(fā)生的火災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建筑火災的發(fā)生、發(fā)展、蔓延及危害后果有重要影響，科學認識木質(zhì)裝飾材料的燃燒特性，對材料的安全使用和建筑火災預防與控制具有重要意義。正確評價地板在室內(nèi)火災發(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型差熱分析儀對市場上幾種不同產(chǎn)地、不同品牌的實木、復合地板的燃燒性能進行了初步探討。
　　1.2材料的選取
　　實驗選用8種試樣，木質(zhì)裝飾材料主要包括復合地板(FDB)和實木地板(SDB)，產(chǎn)地分別為長沙、南京和上海等。將所選材料從①～⑧標號，具體如圖。
　　1.3所選木質(zhì)裝飾材料差熱分析的實驗研究
　　1.3.1普通木材的DTA曲線分析
　　未經(jīng)處理的木材在DTA曲線上會出現(xiàn)三個明顯的峰。第Ⅰ峰：在溫度從室溫到114℃時是放熱峰。在這一段干燥時間內(nèi)，木材的熱分解緩慢。加熱到150℃時木材開始顯著分解，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，其化學組成沒有明顯變化。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源。木材加熱到270～380℃時，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曲線的對比分析
　　比較試樣①～⑧與標準木材的DTA曲線可知：試樣①～⑧的放熱峰1和標準木材基本一致。此階段是最初試樣內(nèi)水分蒸發(fā)為主，在這一段干燥時間內(nèi)，木材的熱分解緩慢。加熱到150℃時木材開始顯著分解，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)生的可燃氣體是維持木材有焰燃燒的主要源泉，纖維素熱解是該峰的主要構(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，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的面積大小排序為：③＞⑦＞⑥＞②＞標準木材＞⑧＞④＞⑤＞①。放熱峰2出現(xiàn)的時間先后排序為：②＞③＞⑧＞⑥＞⑦＞標準木材＞⑤＞④＞①。由此說明：試樣③、⑦、⑥、②與參比物之間的溫差(△T)在放熱峰2時大于標準木材與參比物的溫差，也就是說這幾種試樣火災危險性也就高于標準木材。而試樣⑧、④、⑤、①的火災危險性略低于標準木材。
　　1.3.3所選試樣的DTA曲線之間的對比分析
　　所選擇的試樣主要包括復合地板(FDB) 和實木地板(SDB) ，比較復合地板(FDB) 和實木地板(SDB)的DTA曲線。比較看出不同復合地板的共同特征，不同的復合地板試樣其峰形，峰頂溫度幾乎一致，表明了復合地板的共同熱特征。其中個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。復合地板的這一特殊的熱特征，說明復合地板在燃燒過程中并沒有很大的區(qū)別。
　　而在實木地板DTA曲線中，不同的實木地板試樣其峰形、峰頂溫度相差很大，表明了實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，所選的實木地板試樣火災危險性大小為：⑧＞⑤＞④＞①。
　　1.3.4峰面積和焓變
　　在20-130℃時，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標準木材第Ⅰ峰的開始溫度、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。也就是說在第一個放熱峰（20-130℃）時標準木材和所選的試樣熱分解特性基本一致。
　　80-320℃時，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標準木材第Ⅱ峰的峰面積和焓變值就出現(xiàn)很大不同。第Ⅱ峰的開始溫度出現(xiàn)時間先后為①（79.4℃）、⑤（84.3℃）、標準木材（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峰的時間早于標準木材外其余試樣出現(xiàn)第Ⅱ峰的時間均比標準木材晚，其中試樣③的開始溫度比標準木材高很多。峰面積和焓變值排序為標準木材（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準木材，即80-320℃時其放熱量低于標準木材。實木地板①④⑤⑧在這一溫度范圍內(nèi)放熱量均低于復合地板。
　　290-530℃時，所選的8種木質(zhì)裝飾材料和標準木材第Ⅲ峰的開始溫度和結(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為③（351.58）﹥⑦（340.11）﹥⑥（304.34）﹥②（269.97）﹥標準木材（216.47）﹥⑧（214.68）﹥⑤（179.19）﹥④（95.85）﹥①（75.4）。這一過程是木材燃燒的主要過程，可見，實木地板的火災危險性低于復合地板。具體火災危險性排序為③﹥⑦﹥⑥﹥②﹥標準木材﹥⑧﹥⑤﹥④﹥①。
　　1.3.5玻璃化轉(zhuǎn)變
　　在一個較窄的溫度范圍內(nèi)，聚合物是較硬、較脆的玻璃態(tài)物質(zhì)，此溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，高聚物的力學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有很大差異，但在第Ⅰ峰時實木地板①、④、⑤、⑧的玻璃化溫度遠高于復合地板，由此可知在火災初期實木地板的荷載承受能力即力學性能比復合地板高，實木地板的火災危險性比復合地板低。
　　1.4結(jié)論
　　實驗表明：復合地板在燃燒性能上并沒有很大的區(qū)別。而實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，所選的實木地板試樣火災危險性大小為：試樣⑧＞試樣⑤＞試樣④＞試樣①。
　　通過所選試樣的DTA曲線之間、所選試樣與普通木材的DTA曲線之間的比較，我們可得到，所選八種木質(zhì)裝飾材料的火災危險性大小為試樣③﹥試樣⑦﹥試樣⑥﹥試樣②﹥標準木材﹥試樣⑧﹥試樣⑤﹥試樣④﹥試樣①。