受限空間內(nèi)典型熱塑性材料熔融流動燃燒行為研究.pdf

1、聚合物材料因具有加工方便、質(zhì)量輕便、價格便宜及防水、耐腐蝕等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)中的各個領(lǐng)域，成為繼水泥、鋼鐵、木材之后的第四大材料。聚合物材料包括熱固性材料和熱塑性材料兩大類，其中熱塑性材料在燃燒過程中不僅會釋放大量的熱量和有毒煙氣，同時會熔融、滴落、流動形成油池火，從而擴大火災(zāi)面積并加速室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展，造成嚴重的火災(zāi)后果。
　　 前人對熱塑性材料燃燒行為的研究主要集中在敞開空間中，且大部分工作都是針對小尺寸樣品的熱

2、解燃燒過程，與實際建筑火災(zāi)災(zāi)場景存在較大的差距。因此，本文通過選取目前應(yīng)用非常廣泛的熱塑性材料(聚丙烯)作為研究對象，運用理論與實驗相結(jié)合的方法對受限空間內(nèi)熱塑性材料的熔融流動燃燒行為進行研究。
　　 通過熱分析實驗研究了升溫速率和氣氛條件對熱解過程的影響，獲得了聚丙烯樣品熱解溫度Tp和熔融溫度Tm，并對其熱解過程進行等溫和非等溫動力學(xué)分析，計算得到了熱解反應(yīng)動力學(xué)方程的“動力學(xué)三因子”。
　　 利用錐形量熱儀實驗研究了

3、樣品厚度和外部輻射條件對熱塑性材料點燃時間、熱釋放速率以及質(zhì)量損失速率的影響；結(jié)合熱塑性材料熔融點燃過程的基本特征，建立了適合熱塑性材料熔融點燃過程的點燃時間預(yù)測模型，并與錐形量熱儀實驗數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果表明該模型能夠較好地預(yù)測熱塑性材料的點燃時間。
　　 基于ISO9705設(shè)計搭建了適合于研究受限空間內(nèi)真實火災(zāi)條件下熱塑性材料燃燒行為的實驗測試平臺，并開展了一系列熱塑性材料熔融流動燃燒行為火災(zāi)實驗，考慮了樣品厚度、樣品與油盆距

4、離、通風(fēng)條件等因素的影響，測量了熱釋放速率、樣品表面溫度場、室內(nèi)熱煙氣層溫度、毒性氣體濃度等火災(zāi)動力學(xué)關(guān)鍵參數(shù)。實驗結(jié)果表明：熱釋放速率峰值隨著樣品厚度的增大而增大，熱釋放速率達到峰值的時間隨著樣品厚度的增大而減小；油池火與壁面火之間耦合作用是否強烈主要由樣品與油盆之間距離決定，樣品表面的二維火蔓延速率與時間成指數(shù)增長關(guān)系；通風(fēng)因子與通風(fēng)口高度位置均對燃燒過程中的熱釋放速率峰值有影響，且相互之間存在線性關(guān)系。
　　 根據(jù)自由火羽