聚氨酯和聚苯乙烯热解前后的结构演变.pdf

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1、消防理论研究聚氨酯和聚苯乙烯热解前后的结构演变徐磊，韩雪峰，尤飞，胡银。王佳鑫(南京工业大学城市建设与安全工程学院，江苏南京210009)摘要：以软质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫颗粒两种典型森林和粮库等资源性物质也会发生阴燃和火灾。阴燃向多孔材料为试验对象，对其孔隙率、孔径分布、表观密度和堆积明火突变引发的火灾给人们生命和财产安全带来了持续密度等结构特性参数及表面微观形貌进行了测算和表面扫描的重大威胁，这主要是由于对阴燃建立及其向明火突变电镜(SEM)表征，研究不同热解程度材料结构特性演变与阴燃的机理和制约因素的认识十分欠缺，无法发展高效

2、的防建立和传播趋势之间的关系。结果表明：软质聚氨酯泡沫结构控技术。加大对这一成灾关键环节的研究是当务之急。尺寸更大，整体更为疏松，受热成炭后呈现轮廓清晰的细削骨软质聚氨酯(PU)泡沫和可发性聚苯乙烯(EPS)泡沫架，孔隙硕大且畅通，氧气完全自由输运，热量传递更直接，更颗粒是重要的家居材料和建筑保温板用材，在受火后会易建立阴燃、维持传播并实现向明火的转化；相对而言，聚苯乙发生明显的阴燃建立、传播和向明火突变的过程，造成多烯泡沫颗粒孔径较为细小，受热后成炭显著，孔径尺寸减小，空起重大火灾。因此，以这两种材料为阴燃研究对象具有气气流量和氧气

3、容纳量大大减少，不易建立阴燃过程。代表性。现阶段国内外对阴燃的研究主要集中在可燃多关键词：阴燃热解程度；微观形貌；结构特性；软质聚氨孔材料的阴燃特性、阴燃产物和阴燃模型等三个方面。酯泡沫；聚苯乙烯泡沫中图分类号：X913．4，TQ328。TK121文献标志码：A已有研究中利用多孔材料在微观尺度上理化特性演变文章编号：1009一O029(2O12)02—0118一O4(特别是不同热解程度的结构特性)角度反向推演研究阴燃建立和传播的研究较少，具有较大创新空间。笔者对阴燃是一种没有火焰的缓慢燃烧现象，通常具有产PU泡沫和EPS泡沫颗粒进行不

4、同程度热解前后微观结生烟和温度上升等现象，与有焰燃烧的区别是无火焰，它构特性和形貌的演变进行了理论和试验研究，以探讨阴与无焰燃烧的区别是能热分解出可燃气，因此在一定条燃建立与多孔可燃材料微观结构特性和形貌的关系。1试验装置与计算方法件下阴燃可转换成有焰燃烧。阴燃多发生在多孔材料内1．1表面微观形貌表征部。实际生活中有两种情况可以发生阴燃：一是自然一将裁切适当的PU泡沫和EPS泡沫材料及其经历不体的多孔固体骨架和孔隙间的流体相组成的多相共存空同热解程度后的产物固定在黑色导电胶带上，利用表面扫间，如聚氨酯泡沫；二是由可燃介质单元(煤粒、枯

5、叶、木描电镜(JSM一5900型)进行表面微观形貌(SEM)表征。屑等)堆积或聚集形成的类似多孔介质的多孔空间。自1．2结构特性参数计算和测试然界和生活生产中由阴燃向明火突变并最终引发火灾、1．2．1孔隙率的计算造成损失和危害的实例不胜枚举，涉及的常规阴燃物品多孔材料的孔隙率是指多孔体中孔隙所占体积与多包括棉织品、布匹、毛巾、烟花残屑、刨花等。另外，煤田、孔体总体积的比率，计算见式(1)。·’¨I_-I⋯I．“IFI_-“l。Ih,．,Oql_l¨⋯⋯⋯⋯_一‘’lh,·’I·．⋯I·Il·‘I¨⋯I⋯一III¨．⋯⋯_一qlq’⋯⋯

6、。I,{I¨-“⋯I-⋯IlI—一weredecidedseparately．Byheatbalanceequationonthebacks(Vp)×100％一()×100％)offiredoor，thetemperaturerisepredictionmodelwasbuilt．It式中：为多孔体的孔隙率；V。为多孔体中孔隙的体积，wasshownbythecontrastresultsbetweenmodelandexperi—crft。；V。为多孔体的总体积，ClTI。；V为多孔体中致密固mentthattheerrorofth

7、emodelisacceptable．体的体积，crn。。Keywords：fireprotection；fireperformance；heattransfertheory应用显微分析法测定两种多孔材料的孔隙率。显微分析法要求多孑L材料样品的观察截面要尽量的平整，然作者简介：王荣辉(1968～)，男，安馓和县人，江西后由显微镜观测出截面的总面积S。和其中包含的孔隙省消防总队防火部建审处高级工程师，硕士，主要从事面积S。，再通过式(2)计算孔隙率。建筑工程消防安全管理方面的工作，南昌市西湖区抚、一f＼1×1OO(2)生路168号，33

8、0009。o／收稿日期：2011—10—1O式中：S。为截面的总面积，cm；S。为孔隙面积，ClTI。基金项目：国家自然科学基金项目(50906039)1181．2．2孔径分布的计算(2)孔径分布的计算。利用图2，使用P