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【行业新闻】知识点 | 揭秘!聚氨酯硬泡建筑保温系统的防火性能如何提升?

发布时间:2025-08-26

聚氨酯硬泡属于有机可燃材料(氧指数通常 20-24,遇火易燃烧,且燃烧时释放热量高、产生有毒烟气),其建筑保温系统的防火性能需通过原料阻燃化、系统结构优化、防护层强化、构造设计协同等多维度提升,以满足建筑防火规范(如 GB 50016《建筑设计防火规范》)的要求。具体措施如下:

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1

原料配方优化:从源头降低可燃性

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通过调整硬泡配方,提升其自身的阻燃性(难燃、低烟、低毒),减少燃烧时的热量释放和烟气生成,是防火的基础。


使用阻燃型核心原料

阻燃多元醇:

采用含磷、溴、氯等阻燃元素的反应型多元醇(如磷酸酯改性聚醚、溴代聚醚),其分子链中引入阻燃基团,与异氰酸酯反应后,阻燃元素化学键合到硬泡分子中,不易迁移,长期阻燃效果稳定。例如,含磷多元醇可在燃烧时形成磷酸酯涂层,隔绝氧气和热量传递。


阻燃异氰酸酯:

选用含芳香环密度高的聚合 MDI(如高官能度 PAPI),其分子结构稳定,燃烧时碳化物形成能力强,可延缓燃烧速度;或复配少量阻燃异氰酸酯(如氯代 MDI),进一步提升体系阻燃性。


添加高效阻燃剂
按作用机制分为添加型和反应型,需根据场景选择(避免影响硬泡力学性能):

添加型阻燃剂:如磷酸酯类(TCPP、TPP)、溴代阻燃剂(HBCD 替代品,如溴化环氧树脂)、无机阻燃剂(氢氧化铝、氢氧化镁)。其通过 “稀释氧气(如释放惰性气体)、冷却降温(如吸热分解)、覆盖阻燃(如形成熔融涂层)” 发挥作用,添加量通常为多元醇的 10%-30%(需平衡阻燃性与泡沫强度)。


反应型阻燃剂:如含磷 / 溴的环氧单体、异氰酸酯衍生物,可参与聚氨酯交联反应,永久留在分子链中,阻燃效果更持久,且不会因迁移导致性能衰减(适合长期户外保温系统)。


优化发泡剂与助剂

避免使用易燃发泡剂(如纯丙烷、丁烷),优先选用低燃性发泡剂(如环戊烷(闪点 - 42℃,但燃烧速度较慢)与阻燃剂复配);同时减少体系中易燃小分子助剂(如低沸点催化剂)的用量,降低燃烧时的 “助燃” 风险。


2

系统结构优化:设置防火隔离与阻断层

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通过在保温系统中增加不燃 / 难燃构造,阻断火焰垂直或水平蔓延路径,是控制火灾范围的关键。


设置防火隔离带
根据 GB 50016 要求,建筑外墙外保温系统需在每层楼板处、窗间墙、女儿墙根部设置防火隔离带:


材料要求:选用不燃材料(A 级),如岩棉(氧指数>40)、玻璃棉(氧指数>50)、无机保温砂浆(A 级),厚度≥300mm(高度),且与保温层等厚,确保完全阻断硬泡层。


构造要求:隔离带需与基层墙体可靠粘结(采用锚固件辅助固定,每米≥2 个),且与两侧硬泡保温层无缝衔接,避免形成缝隙(防止火焰从缝隙渗入)。


采用 “复合保温结构”
对防火等级要求高的建筑(如高层建筑、人员密集场所),采用 “硬泡 + 不燃材料” 复合结构:

内层用阻燃硬泡(B1 级)提供保温,外层包裹 30-50mm 厚不燃材料(如岩棉板、发泡陶瓷板),形成 “保温 + 防火” 双重防护;

或在硬泡与基层之间增设 10-20mm 厚无机防火砂浆过渡层,延缓火焰接触硬泡的时间。


3

强化外保护层:阻隔火焰直接接触硬泡

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聚氨酯硬泡的燃烧多因暴露在外的泡沫直接接触火焰引发,因此需通过不燃 / 难燃外保护层将其与火源隔离。


选择高防火等级的外保护层材料

无机防火抹面:采用水泥基防火砂浆(掺加石棉、玻璃纤维增强),厚度≥5mm,其耐高温(800℃以上不燃),能在火灾初期形成坚硬外壳,阻止火焰穿透并保护硬泡不被直接灼烧。


防火板材防护:在硬泡表面粘贴防火石膏板(A1 级)、纤维水泥板(A1 级)或玻镁板(A1 级),通过机械固定(锚固件)与硬泡结合,适用于墙面、屋面等平面保温系统。


金属薄板 + 防火涂层:对屋面或异形结构,可采用 0.5mm 厚铝箔 / 镀锌钢板覆盖硬泡,同时在板材内侧涂刷防火涂料(膨胀型,遇火膨胀形成炭化层),双重阻隔火焰。


确保保护层完整性
保护层需覆盖硬泡所有外露表面(包括边角、接缝处),并做好密封处理(如用防火密封胶填充接缝),避免因保护层破损导致硬泡暴露(火灾时成为 “引火点”)。


4

构造细节设计:消除火灾隐患点

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建筑保温系统的薄弱部位(如门窗洞口、管道穿楼板处、阴阳角)易成为火焰蔓延的突破口,需通过细节设计强化防火。


门窗洞口周边强化
门窗框与保温层之间的缝隙用防火密封胶(耐温≥1000℃)填充,且洞口周边 300mm 范围内的保温层需替换为不燃材料(如岩棉),防止火焰从门窗缝隙进入后引燃硬泡。


管道穿保温层处防火处理
空调管、水管等穿过硬泡保温层时,需在穿管周围设置防火套管(如镀锌钢管 + 防火棉填充),套管与硬泡之间的缝隙用防火密封胶封堵,避免管道热传导或明火(如管道焊接)引燃硬泡。


阴阳角与造型部位防护
阴阳角处的硬泡易因施工误差导致保护层过薄,需额外增加 1-2 层耐碱网格布 + 防火砂浆,增强抗裂性和防火性;对于欧式构件等复杂造型,优先采用预制防火复合硬泡(工厂预涂防火涂层),减少现场拼接缝隙。


5

施工与管理:避免施工阶段火灾风险

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现场施工是防火的薄弱环节(如喷涂发泡时原料泄漏、动火作业引燃泡沫),需通过严格管理降低风险。


施工过程防火管控

喷涂 / 浇注施工时,现场严禁明火(如焊接、吸烟),配备灭火器(ABC 干粉或二氧化碳型),且与动火作业区保持≥10m 距离;


原料储存区(异氰酸酯、多元醇)需远离火源,温度控制在 30℃以下,避免因高温导致原料挥发或自燃;


硬泡固化前(通常 24 小时)不得进行切割、打磨等产生火花的作业,固化后切割时需用水冷却降温,防止摩擦生热引燃泡沫。


系统验收与维护
竣工后需检测保温系统的防火构造(如防火隔离带厚度、保护层完整性),确保符合设计要求;后期使用中定期检查保护层是否破损、防火密封胶是否老化,及时修复(避免硬泡长期暴露)。


6

符合产品标准与分级要求

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根据 GB 8624《建筑材料及制品燃烧性能分级》,聚氨酯硬泡保温材料需达到B1 级(难燃) 及以上(部分高风险建筑要求 A2 级(难燃且低烟低毒)),系统整体需通过 “燃烧性能等级”“产烟毒性”“燃烧滴落物” 等指标检测。实际应用中需选择通过认证的产品(如 CCCF 认证),避免使用不合格材料。



总结

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聚氨酯硬泡建筑保温系统的防火性能是 “原料自身阻燃 + 系统结构阻断 + 防护层隔离 + 细节管控” 的协同结果,单一措施难以满足要求。例如:阻燃配方使硬泡不易被点燃,防火隔离带阻止火焰蔓延,防火保护层延缓硬泡受火时间,细节设计消除隐患点 —— 通过多维度结合,可将系统火灾风险控制在规范允许范围内,兼顾保温性能与安全性。


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