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1、摘要阻燃PVC导管燃烧性比较研究袁宏运（西南林业大学土木工程学院 云南 昆明 650224）摘要：采用自行设计的燃烧试验装置，在纯氧条件下对20种阻燃PVC管进行垂直燃烧试验，计算了样品的燃烧线速度、质量损失速度，分别进行了基于燃烧线速度、质量损失速度、氧指数的阻燃性排序，分析了样品的燃烧线速度、质量损失速度与氧指数之间的相互关系。分析表明，样品的燃烧线速度与质量损失速度存在较好的线性关系，随着样品的氧指数增加，燃烧线速度、质量损失速度有下降趋势。探讨了用该装置及燃烧线速度、质量损失速度代替氧指数法评价PVC阻燃性能指标的可行性。关键字:PVC；纯氧；燃烧线速度；质量损失速度IAbstract
2、Comparative study on the flammability of flame retardant PVC ductYuan Hongyun(College of Civil Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)Abstract: employing the self-designed combustion test device to conduct vertical combustion test for 20 kinds of flame retardant PVC ducts
3、under pure oxygen condition. Calculating the linear velocity of combustion and the speed of quality lose of the samples. Conducting fire resistance ranks respectively based on linear velocity of combustion, speed of quality lose and oxygen index. Analyzing the relationships among linear velocity of
4、combustion, speed of quality lose and oxygen index of the samples. The analysis shows that: the linear velocity of combustion and speed of quality lose of the samples have relatively better linear relation. With the increase of oxygen index, the linear velocity of combustion and speed of quality los
5、e have decrease trend. Discussing the feasibility of adopting such device and linear velocity of combustion, speed of quality lose to replace oxygen index method in evaluating the PVC flame retardant performance indicator.Key words: PVC;pure oxygen; linear velocity of combustion;speed of quality los
6、eII目录目录1 前言11.1 研究的目的及意义11.2国内外研究现状及发展趋势32 材料与方法52.1 试验样品的制备52.2 实验装置62.3实验方法72.4实验步骤72.5 实验现象观察83 结果与分析93.1 实验结果93.2 燃烧性能对比分析94 结论与讨论164.1 结论164.2 讨论16参考文献18教师简介20致谢21III前言1 前言1.1 研究的目的及意义PVC树脂作为世界五大通用塑料之一，占合成树脂总消费量的29左右。PVC是一种可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中控等方式进行加工的产品，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，并且以其低廉的价格和非常突
7、出的性能而成为比较理想的材料，广泛地用于生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品，也用于生产人造革、薄膜、电线电缆等塑料软制品1。随着国民经济的高速发展,包括电力电缆、控制电缆、通讯电缆在内的各种电缆的应用范围越来越广，使用量越来越大。由于大部分塑料电缆的护套原料和绝缘材料都具有可燃性，当电线发生短路时，很容易引燃护套料和绝缘料，继而导致火灾发生。当塑料电缆暴露在高温环境或卷入火灾中，不仅能增大火势和发烟量，而且极易导致火势蔓延。据我国火灾年鉴统计，1997年以来，每年电气火灾占火灾总数的25%30%造成的直接财产损失占总数的35%44%，而电气火灾中由电线电缆引起的火灾又占了50%以上2。尤其
8、是硬质阻燃PVC管已经广泛应用于建筑工程的电气预埋管线施工中。硬质阻燃PVC管是指以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入其它添加剂挤出成型的用于2kV以下工业与建筑工程中的电缆电线导管。因其轻质、阻燃、绝缘性好、安装使用方便快捷、卫生、无污染、价格低廉、使用寿命长等优点而逐步代替传统的镀锌钢管在建筑工程的电气施工中3。在进行室内装饰装修时，对电气线路进行穿管保护已经是广大用户所熟知的一个装修内容。除了动力线路和照明线路外，许多用户已要求将包括网络线、电话线、报警线路等所有强、弱电线路都进行穿管保护，PVC阻燃导管正在扮演着一个越来越重要的角色。因此，研究PVC电线电缆阻燃导管火灾条件下的燃烧性能进而降
9、低电线电缆的火灾危害具有重要意义。在我国，PVC仍然是五大通用合成树脂中产量最大的品种，占全部合成树脂及其共聚物产量的25以上，自给率达到95.9，PVC的主要应用领域仍然是建材行业，尤其是管材的应用，所占比例最大。国外某调研公司的研究报告显示：在20112012年，以PVC为原料的塑料管材在总产量中所占比例超过55。而PVC树脂基本可以满足国内的需要，在国内外经济大环境下，PVC管材行业面临能源不断上涨、下游销售不畅的局面，尤其是受国家调控房地产政策的影响，房地产业对于PVC管材需求下降。纵观行业发展和经营的历史状况，PVC管材产能历经了短缺局部过剩结构性过剩全面过剩之后，已经步入体制性过剩
10、时代，PVC管材面临难以消化的高库存和日益下行的价格的问题不得不去试图节约成本。产能过剩问题已经严重危害了行业的健康发展，导致的结果是企业之间竞相压价，产品价格持续下跌，PVC管材产品质量问题也日益突出4。电线导管中的塑料管材因防火性能不良酿成并扩大电气火灾事故的案例是屡见不鲜的。为防范此类火灾，GB5005495低压配电设计规范和JGJT16-92民用建筑电气设计规范中的有关条文已经规定塑料电线导管采用难燃型材料时，氧指数(OI)应在27以上。但此指标与“方法”第63条规定的有关要求不一致，指标偏低不够安全，导致在选材时往往将氧指数在2831的B级塑料导管纳入使用范围，实践证明这种导管在火灾
11、中不能起到防火保护作用6。截止2005年，我国生产阻燃PVC管的企业大约有500多家，但市场上销售的阻燃PVC管产品质量却参差不齐，优质阻燃PVC管的生产企业屈指可数。加上用户在选购此类产品时缺乏专业的指导，很少关注阻燃PVC管的整体质量，往往一味追求低价，导致选用的阻燃PVC管并不阻燃甚至助燃。一旦发生电气线路火灾，阻燃PVC管被引燃并释放大量的有毒气体和烟雾。而PVC中含有大量氯元素，纯PVC中氯元素的含量占其全部质量的534，当建筑物发生火灾时，建筑物中的PVC材料将会发生热解和燃烧现象，释放出大量HCl气体。这种气体属于粘膜窒息性有毒气体，浓度足够大时会导致呼吸困难、窒息甚至死亡，是建
12、筑物火灾烟气中重要的毒害物质之一7。例如重庆市在2004年地方监督抽检时，对16家22个批次的阻燃PVC管依据公安部行标GA305-2001进行检测，12个批次合格，10个批次不合格；现场监督抽查的四家门市的7个批次的产品，全部不合格8。我国对PVC阻燃导管质量检测主要的强制性技术标准：GA305-2001电气安装用阻燃PVC塑料平导管通用技术条件，本标准的制定为生产电气安装用阻燃PVC塑料平导管提供了统一的产品标准，为监督管理此类产品提供了统一的检验依据。在检测试验方法中氧指数（GB/T2406）是最常用的评判参数，而氧指数试验方法中需要任意抽取三根导管，每一节导管上切取各种试验试样，而由于
13、导管的圆弧状特点所切取的固定长度试样由于导管直径尺寸不同所实际的试验载量也不同，所以实际得出的氧指数并不是最准确值。另一方面PVC导管质量检测试验周期较长，工作量较大，对环境要求也更加的苛刻。所以用氧指数试验来评判PVC阻燃导管的阻燃性能并不是最完美的方法。由此看来，国家强制性的规范，并没有让PVC质量市场变的更好，执法不严格以及厂家的偷工减料加上现在实验室检验的长周期，让PVC阻燃导管市场更加复杂也更加具有潜在风险。加上氧指数测定法取样上的争议与缺点，让本实验更加的具有现实意义。本实验通过自行设计仪器，克服了氧指数取样的缺点，保留试样的完整性，并且在大容积高浓度纯氧环境下代替模拟真实火灾环境
14、，测定了PVC阻燃导管的燃烧线速度、质量损失速度并对试样阻燃性能进行排序，得出不同厂家、不同类型阻燃PVC导管的阻燃优劣性，为阻燃PVC导管质量检测做出新的贡献。1.2国内外研究现状及发展趋势由于GA305200l电气安装用阻燃PVC塑料平导管通用技术条件的强制性技术检测要求，我国学者对氧指数、烟密度、水平燃烧以及力学要求参数等做了很多的直接与相关研究19-22。由于真实火灾场景中的复杂性，单个或者一系列的国家阻燃指标并不能完全保证安全。所以很多学者也对一定热辐射强度下PVC阻燃套管的化学燃烧性能各项指标测定与分析做了很多研究。崔飞、罗静等对阻燃PVC电工套管氧指数测定中的影响因素分析中提到通
15、过对阻燃PVC电工套管氧指数测定中的影响因素分析，对现行的阻燃PVC电工套管的氧指数检验方法展开讨论，并为执法部门、建设单位和产品生产商提供了数据参考9。石小丽等人们对现有氧指数仪进行了一系列的改进，不仅适用于其他没有确定形状的样品，如粉体、液体、膏状样品，而且能获取更科学的数据。本实验仪器现已经申报国家发明专利10。陈伯辉采用JCY-l型建材烟密度测试仪，对木材和PVC等典型室内装饰材料的烟密度及其浸水前后材料的发烟性能进行了测试分析与研究，得到3种材料的烟密度等级，并对烟气的产生进行了量化，通过计算得到了材料的烟气质量浓度和烟气光学密度，对消防设计提出了相关的建议11。陈舒利用水平垂直燃烧测定仪。氧指数测定仪、烟密度测试仪、锥形量热仪对建筑中常用的硬聚氯乙烯管(PVCu)、交联聚乙烯管(PEX)、铝塑复合管(PAP)、聚丙烯管(PPR)、聚丁烯管(PB)等5五种塑料管材的燃烧性能进行测定。结果表明在试验热辐射强度下，PVCu的热释放速率峰值和总释热量是五种塑料管材中最小的。但一氧化碳的产率是最高的。在烟密度测试结果表明PVCU的产烟量是最大的，LoI和水平垂直燃烧测试表明PVCu的氧指数是最高的12。郭峰等人通过使用锥形量热计对不同的木质材料和PVC800S材料的热释放速率、有效燃烧热、CO2、CO生成率等参数进行测量以研究分析各材料的燃烧性能。并分析其在不同辐射热强度下的各
