建筑用新型防火材料的探索與應(yīng)用

?

隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也呈現(xiàn)出蓬勃的態(tài)勢(shì)。然而，建筑消防安全問題日益受到關(guān)注，火災(zāi)不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)嚴(yán)重威脅到人們的生命安全。因此，研究和開發(fā)新型建筑防火材料顯得尤為重要。本文將對(duì)建筑用新型防火材料進(jìn)行深入探討，重點(diǎn)關(guān)注高分子材料的性能要求、改性方法以及實(shí)際應(yīng)用效果。

?

一、高分子防火材料的性能要求

在建筑領(lǐng)域，高分子材料的防火性能至關(guān)重要。以下是對(duì)其性能的具體要求：

1.?阻燃性能

高分子材料必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃燒等級(jí)，如A級(jí)不燃或B1級(jí)難燃等，以有效阻止火勢(shì)的快速蔓延。同時(shí)，在燃燒過程中應(yīng)盡量減少煙霧和有毒氣體的產(chǎn)生，降低人員中毒的風(fēng)險(xiǎn)。

2.?熱穩(wěn)定性與隔熱性

在高溫環(huán)境下，材料需要保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，延緩熱量的傳導(dǎo)。例如，酚醛泡沫樹脂因其高殘?zhí)柯剩軌蛴行Ц魺?，從而為火?zāi)現(xiàn)場提供額外的逃生時(shí)間和安全保障。

3.?力學(xué)性能

材料應(yīng)具備良好的韌性，如抗壓性和抗裂性，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。避免因材料脆性導(dǎo)致施工和使用過程中的問題，確保材料在建筑結(jié)構(gòu)中的可靠性和耐久性。

4.?環(huán)保性

高分子材料應(yīng)符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)如，無甲醛釋放（達(dá)到ENF級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)），并且在燃燒過程中產(chǎn)生的煙霧毒性要低，以減少對(duì)環(huán)境和人體健康的危害。

5.?施工適應(yīng)性

材料應(yīng)易于加工，并且與基材具有良好的粘附性。例如，防火涂料需要具備強(qiáng)附著力和自修復(fù)功能，以確保在施工和使用過程中能夠有效發(fā)揮作用。

?

二、高分子材料的選擇與改性策略

聚乳酸作為一種生物基聚合物，具有顯著的環(huán)境友好性以及優(yōu)良的機(jī)械性能和加工性能，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的高分子材料之一。然而，聚乳酸的極限氧指數(shù)（LOI）僅為20%，極易燃燒，并且在燃燒過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，同時(shí)釋放有毒氣體（如一氧化碳和二氧化碳），這極大地限制了其在建筑、電子電器等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，必須通過改性來提升其阻燃性能，以滿足實(shí)際應(yīng)用中的安全要求。

在改性過程中，將聚乳酸與無機(jī)阻燃劑復(fù)合形成阻燃復(fù)合材料是一種常見的方法。然而，這種方法需要在提高復(fù)合材料阻燃性能的同時(shí)，兼顧其力學(xué)性能和防水性能。本文主要介紹了一種基于前期研究的改性方法：以氫氧化鋁和氫氧化鎂作為無機(jī)阻燃材料，生物基聚合物和納米MOF材料作為纏結(jié)、鍵合和融合材料，通過三維組裝技術(shù)，成功開發(fā)出一種具有良好阻燃性能、力學(xué)性能、防水性能和綠色環(huán)保特性的A1級(jí)阻燃復(fù)合材料。這種材料有效解決了因阻燃改性而導(dǎo)致復(fù)合材料綜合性能下降的問題。

?

三、具體改性方法與產(chǎn)品性能分析

首先，利用氫氧化鋁和氫氧化鎂作為無機(jī)阻燃劑，通過復(fù)合材料的燃燒熱值測試，確定聚乳酸的最佳含量為10%（質(zhì)量百分比）。接著，采用不同種類和不同摻量的生物基聚合物（如聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯共聚物PBAT和聚乙烯醇PVA）進(jìn)行共混，以增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的界面相容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PBAT對(duì)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度增強(qiáng)效果明顯優(yōu)于PVA，且在摻雜PBAT時(shí)對(duì)復(fù)合材料的耐水性能影響最小，而PVA會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料吸水率顯著增加。綜合考慮，最終選擇添加1%（質(zhì)量百分比）的PBAT至聚乳酸復(fù)合材料中。

進(jìn)一步地，通過納米MOF-BT材料對(duì)聚乳酸/聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯共聚物進(jìn)行填充改性，研究了不同納米MOF-BT含量對(duì)復(fù)合材料阻燃性能、力學(xué)性能、防水性能和熱穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)納米MOF-BT的摻量為8%（質(zhì)量百分比）時(shí)，復(fù)合材料的阻燃性能、力學(xué)性能、防水性能和熱穩(wěn)定性達(dá)到最佳狀態(tài)。所制備的復(fù)合材料可視為A1級(jí)（不燃）高阻燃材料，并且通過了UL-94垂直燃燒測試的V-0級(jí)。

綜合性能對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該A1級(jí)阻燃復(fù)合材料的力學(xué)性能和防水性能均優(yōu)于市售樣品，同時(shí)滿足燃燒熱值小于1 MJ/kg的要求，進(jìn)一步擴(kuò)大了復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

?

在建筑防火材料領(lǐng)域，廣州銀塑阻燃公司提供了多種高性能的阻燃劑產(chǎn)品，可用于不同建筑材料的防火處理。例如，其微膠囊包覆紅磷阻燃劑FRP-950X，具有高效阻燃性能，且在加工過程中不易分解，能夠有效提高材料的防火等級(jí)。此外，三氧化二銻替代劑T系列，可用于替代傳統(tǒng)的三氧化二銻，具有更好的環(huán)保性能和熱穩(wěn)定性。對(duì)于XPS發(fā)泡材料，紅磷膏RP-TP46則是一種理想的阻燃添加劑，能夠在不降低材料性能的前提下，顯著提升其防火性能。

這些產(chǎn)品為建筑防火材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了更多選擇，也為建筑消防安全提供了有力保障。