常用建筑材料燃烧产烟毒性的研究

常用建筑材料燃烧产烟毒性的研究

詹伟　苏行

(江苏省建筑工程质量检测中心有限公司,南京　210000)

摘要：本文利用GB/T 20285-2006中动物染毒试验方法，计算挤塑聚苯板、橡塑保温板、聚氨酯保温板，阻燃胶合板4种材料的产烟率，获得相关材料达到充分产烟率的加热温度。在充分产烟的条件下，分别将小鼠放在产烟浓度为100mg/L、50mg/L、25mg/L、12.4mg/L、6.15mg/L的环境中，观察小鼠在试验中的生理症状以及试验后的体重变化情况，根据烟气毒性的麻醉性和刺激性是否合格，评定该材料的产烟毒性等级。结果表明：在同时满足充分产烟以及无焰燃烧两种条件的情况下，挤塑聚苯板的产烟毒性为ZA1级，橡塑保温板的产烟毒性为ZA3级，阻燃胶合板的产烟毒性为ZA2级，聚氨酯保温板的产烟毒性为WX级。

关键词：产烟毒性；产烟率；充分产烟

一、装置的组成

试验装置分为材料产烟和小鼠染毒试验两个部分，如下图所示：

1、试样石英舟；       2、三通旋塞；  3、染毒箱；  4、小鼠转笼；

5、小鼠运动记录系统； 6、配气管；    7、环形炉；  8、石英管

1、材料产烟装置主要作用为制取试验烟气，首先将试样放入石英舟内，再启动设备使环形炉匀速前进，加热后的环形炉会对试样进行扫描加热，最后试样受热产生的烟气会通过载气带出，经过和稀释气混合后进入染毒箱内。

2、动物染毒试验装置是按试验小鼠动式吸入吸入烟气染毒要求专门设计的。[1]试验烟气从染毒箱下部进入，从染毒箱上部排出。小鼠运动记录系统记录小鼠在试验中的运动和停止的变化情况。根据在不同的烟气浓度中，观察小鼠的生理状态以及试验后小鼠的体重变化，判断材料产烟毒性危险等级。材料产烟毒性分为3级：安全级（AQ级）、准安全级（ZA级）和危险级（WX级），[2]如表1所示：

表1 材料产烟毒性危险分级

二、试验方法

将挤塑聚苯板、橡塑保温板、聚氨酯保温板、阻燃胶合板4种材料分别放置在400℃、500℃、600℃、700℃、800℃温度下进行试验，若满足以下情况之一则视为样品达到充分燃烧：①试验过程中材料出现阴燃而明火并且燃烧残余物为灰烬；②产烟率＞95%；③随加热温度再加热100℃，产烟率的增加≤2%。产烟率计算方式为Y=（M-M0）/M*100%。式中Y为材料产烟率，%；M为试件质量，mg;M0为试件加热后的残余物质量，mg。试验结果如表2所示：

表2 材料产烟率对比表

由表2可知：挤塑聚苯板和阻燃胶合板在600℃时可以达到充分产烟率；橡塑保温板在800℃时可以达到充分产烟率；聚氨酯保温板在700℃时可以达到充分产烟率。

根据烟气的危害性随着所需产烟浓度的增加而减小，选取某一烟毒等级所需烟气浓度的下限进行试验，[3]观察小鼠在试验过程中是否死亡，若小鼠死亡，则取该产烟毒性等级的下一等级的产烟浓度再次进行试验，观察小鼠在试验过程中是否死亡，直至试验中无小鼠死亡，则材料在此烟气浓度下麻醉性合格。并且分别记录各组小鼠在试验结束后3天内的质量，观察小鼠试验后的质量变化，若小鼠恢复或超过试验时的平均体重，则材料在此烟气浓度下刺激性合格，同时满足麻醉性合格和刺激性合格，则可以评判材料的产烟毒性等级。材料产烟浓度计算方式为C=VM/FL。式中C为产烟浓度，mg/L；V为环形炉的移动速率，mm/min；M为试件的质量，mg；F为载气流量F1和稀释气流量F2之和，即F=F1+F2，L/min；L为试件的长度，mm。

三、试验结果与分析

根据表1的判定条件，将4种材料分别选取产烟浓度为100mg/L进行测试，根据小鼠是否死亡，再测试下一等级的浓度下限，以此类推。其结果分别由表3、表4表示。

表3  产烟毒性麻醉性测试结果

表4  产烟毒性刺激性结果

挤塑聚苯板在产烟浓度为25mg/L时，试验过程中无小鼠死亡，染毒后三天内平均体重持续增加，麻醉性和刺激性均满足ZA

1级的要求；橡塑保温板在产烟浓度为6.15mg/L时，试验过程中无小鼠死亡，染毒后三天内平均体重增长持续增加，麻醉性和刺激性均满足ZA3级的要求；聚氨酯保温板在产烟浓度为6.15mg/L时，试验过程中仍出现小鼠死亡的情况，即麻醉性和刺激性均不能满足ZA3级的要求，所以聚氨酯保温板的烟气毒性等级为WX级；阻燃胶合板在烟气浓度为mg/L时，试验过程中无小鼠死亡，染毒后三天内平均体重增长持续增加，麻醉性和刺激性均满足ZA2级的要求。

四、结论

在同时满足充分产烟以及无焰燃烧两种条件的情况下，挤塑聚苯板的产烟毒性为ZA1级，橡塑保温板的产烟毒性为ZA3级，聚氨酯保温板的产烟毒性为WX级，阻燃胶合板的产烟毒性为ZA2级。就产烟毒性而言，试验所需的产烟浓度越低，毒性越大，所以聚氨酯保温板在燃烧过程中相较于其他三种材料，它的产烟毒性最大。

不同的材料所产生的产烟毒性是不同的，因此，应当对各种材料的产烟毒性进行评级，将产烟毒性作为一项安全质量指标，引导材料向低烟毒化的方向发展，从而逐步减少火灾中烟气毒性所带来的危害。

危险（WX）级材料烟气的伤害浓度的下限是很低的，因此在WX级材料较为密集的地方应加强防护措施，如配备防毒面具、空气呼吸机等防毒设施，以备在火灾发生时使用。准安全（ZA）级相较于WX级危害性低一些，但在火灾中ZA级材料所产生的烟气仍是不能忽略的，在排烟和通风不好的场所，同样能够产生危害。所以在密闭环境中应当减少ZA级材料的使用，同时做好相应的防护措施。

参考文献：

[1]李邦昌.材料产烟毒性评价和研究[J].消防技术与产品信息,1996(12):13-16.

[2]GB/T 20285-2006, 材料产烟毒性危险分级[S].

[3]杜春雷,张宗玉,王功振.常用建筑保温材料燃烧产烟毒性评价研究[J].建筑节能(中英文),2022,50(08):52-55.