建筑装修板材热解研究

发表时间:2020/5/20   来源:《基层建设》2019年第33期   作者:金雄 贾毅 张豹
[导读] 摘要:本次实验所选用的材料为吸音海绵、聚酯纤维板、矿棉板、木丝板以及用作对比的三合板和木板。
        中建八局第四建设有限公司  青岛  266071
        摘要:本次实验所选用的材料为吸音海绵、聚酯纤维板、矿棉板、木丝板以及用作对比的三合板和木板。首先用TGA4000实验仪器对所选用的材料进行实验,再用ORIGIN2018软件对所收集的数据进行分析,得出我们需要的图表。我们可以得出矿棉板很难被热解,是所选的材料中热稳定性最高的,也是最不易燃烧的材料。而热稳定性最差的是吸音海绵,它热解的最完全,且燃烧也最快。剩下的四种材料由于制造原料相似,所以热稳定性差不多。
        总结起来,热稳定性排行为:矿棉板>木丝板>三合板>聚酯纤维板>木质板>吸音海绵,矿棉板热稳定性最高,吸音海绵的热稳定性最差。
        关键词:建筑装修板材,吸音隔音材料,热重分析,热稳定性
        一、研究目的
        随着社会的发展,经济的提高,人们在满足自身生存需求的同时,越来越注重生存生活场所的环境状况。板材要求越来越高,追求美观大方、舒适典雅的室内环境已经成为人们的潮流趋势,再加之大到商场、超市、学校、影院,小到饭店、酒吧、KTV、商店、住宅等,几乎所有的建筑装修都要用到各种各样的板材。面对场所功能需求的不同,板材的种类也多种多样。主要的就是从功能上分类有:防火、防水、保温、密封、隔热、隔音吸引、防腐蚀、阻燃等板材材料,用以满足不同场所的功能需求。
        由此可见我们生活的地方可以说是由各种各样的板材包裹形成的,板材充满了生活的各种空间,随处可见。面对如此多的建筑板材,我们生活在其中更是要严格把控板材的质量要求,这不仅是环境污染和建筑质量问题,更是为了保障自身的生命健康。
        二、研究的基本方法
        (一)研究的基本内容
        1 材料的选择方面,板材的种类非常的繁多,我通过查阅各种资料,然后对比他们,再根据时代的发展和现代这些材料所使用的频率来选取集中比较有代表性的板材来进行燃烧特性研究。
        2 在收集材料和查阅整理资料的过程中,我们就可以大致明白所选材料的热稳定性和阻燃性,同时明白当前对所选材料的研究方向及进展,再通过查阅学习相关资料了解掌握热重分析仪的使用方法和具体实验的原理。
        3 在实验开始前,我们先准备好所需用到的材料样品,然后采用热重分析仪对所选用的材料样品进行实验,通过实验获取相关数据以及热失重曲线,通过对热失重曲线就可以直观的看到不同材料随温度的热失重情况,对材料热稳定性有个大致了解。
        4 再用 Origin 软件对以上实验中得到数据进行TG与DTG曲线拟合,可以得出材料的失重率、热解程度等,进而得出这些材料的热稳定性能。
        (二)研究的基本方法
        在本次实验研究的过程中,所用到的方法主要有文献检索法、热重分析法和类比推理法,所使用的仪器及软件有热重分析仪、Origin 软件。热重分析仪测量样品在程序温度下质量的变化,是一种重要的物理化学分析仪器。Origin软件热重分析(Thermogravimetric Analysis,TG 或 DTG)是在电脑程序下控制温度的增长,再测定不同温度梯度下样品质量和温度关系的一种分析方法。它主要用来收集样品岁温度增加,发生升华、失去结晶水、分解气化过程中,质量与温度的关系数据,然后用相关数据拟合出质量随温度变化的曲线,分析这条曲线,明白每个温度下样品所剩余的质量和失去的质量,根据失重量,可以计算失去了多少物质。
        三、热解试验的结果及分析
        各种建筑板材升温速率为20℃/min时的实验分析
        图3-2 不同材料在20℃/min时的DTG曲线
        分析以上两个表格我们可以记录一些重要点的数据,如下两个表格
        (临界温度为DTG曲线由平缓到大幅变动或由大幅变动过渡到平缓阶段时,TG曲线对应的温度)
        表3-1  不同材料在20℃/min下的热解临界温度
        由表3-1可以对比出来,随着温度的上升,吸音海绵最先开始热解,接着是木质板、矿棉板、三合板、木丝吸音板、聚酯纤维板。热稳定性排行也就是吸音海绵>木质板>矿棉板>三合板>木丝吸音板>聚酯纤维板。
        表3-2又能得出这几种材料分解程度的情况,由表格的数据可以看出分解程度由低到高分别是矿棉板>木丝吸音板>三合板>聚酯纤维板>木质板>吸音海绵板。分解程度越低,热解实验后剩余的材料就越多,越难被完全热解。
        四、结论
        此次对建筑装修板材的研究是通过对选取样品的热重试验从中得到一些实验数据,分析有关数据和图表就可以得出以下结论:
        (1)随着温度的提高,得以看出吸音海绵最先开始热解,且热解残余量最为少,说明吸音海绵的热稳定性非常的差,接下来热解的是木质板、三合板、木丝板,这三个的热解温度都差不多,由材料就可以知道原因,三种板材的制造原材料都是由木材制成,而造成这样的原因是木质板材料为纯木材,三合板则加入了一些粘合剂,再看木丝板,他加入了一些不怎么热解和燃烧性能差的水泥类材料,造成了这三种材料热解温度的略微差异。
        (2)实验中矿棉板材热解温度和木板差不多,但是热解残余量太多,占原材料的五分之四,热稳定性是所选材料中最好的。
        (3)最先发生热解的是吸音海绵,最后发生热解的材料是聚酯纤维板,发生热解时温度最高,说明样品材料热解所需的能量最大,热解所需能量由大到小排就是聚酯纤维>木丝吸音板>三合板>矿棉板>木质板>吸音海绵。
        (4)热解残余量则说明材料的热解程度,残余量越少热解程度越深,热解程度由深到浅为吸音海绵>木质板>聚酯纤维板>三合板>木丝吸音板>矿棉板,吸音海绵热解程度最深,矿棉板热解程度最低。
        (5)结合上面所有数据本文可以得出实验材料的热稳定性由高到低为矿棉板>木丝板>三合板>聚酯纤维板>木质板>吸音海绵,矿棉板热稳定性最高,吸音海绵的热稳定性最差。
        实验可得结论:所有的材料在极高的温度下也不可能完全热解完,总会有剩余,不同的材料在热稳定上差异还是非常的巨大,一旦发生火灾,那些热稳定差的会快速分解,造成建筑整体受理不均衡而坍塌。由结论本文可以提出以后材料的研究方向,在不断满足人们需求的基础上,要增强材料的阻燃性能和热稳定性,保证材料在长时间受热后不发生热解,从而能在短时间内有效抑制火灾扩大,延长人员逃生时间。
        本文通过研究所选材料的热稳定性,以此来提供依据,在生活中,根据材料的价格,物理特性等综合因素来选择什么样的场所应该用什么材料才能达到经济、实用的目的,节约成本,力求达成经济高效的建筑模式。
        参考文献:
        (1)倪文,张德信.我国绝热吸声材料工业发展展望[J].新型建筑材料,2000(02):33-35.
        (2)施点望.两种聚酯纤维(PET和PTT)的热失重定量分析方法研究[J].中国纤检,2013(11):62-64.
        (3)徐朝芬,孙学信,郭欣.热重分析试验中影响热重曲线的主要因素分析[J].热力发电,2005,54(6):34-36.
        (4)温丽萍,周晓玲,蔺万峰,任悦.浅谈热分析技术的应用[J].江西化工2016(05):33-36.

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