高聚物复合材料火灾燃烧特性分析

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1、高聚物复合材料火灾燃烧特性分析（FirePropertiesofPolymerCompositeMaterials）1绪论1.1背景1.2复合材料的对火反应和耐火性能1.3复合材料与火灾1.4复合材料火灾案例研究1.5结论2火灾中复合材料的热分解2.1引言2.2聚合物的热分解机理2.3热分解的过程及表征2.4不同的聚合物材料及其热分解过程2.5火灾对复合材料的热破坏2.6结论3复合材料的对火反应特性3.1引言3.2引燃时间3.3热释放速率3.4熄灭指数与热稳定指数3.5质量损失3.6发烟3.7烟气

2、毒性3.8极限氧指数3.9火焰表面传播3.10耐火性4复合材料的火灾模拟4.1引言当暴露在高温下时，复合材料包括有机树脂都会进行热分解失去强度。正如许多其他类型的建筑材料一样，复合材料也要通过火焰蔓延的方向和阻燃能力进行防火性能的评估。火焰蔓延是由复合材料产生初期火灾和火焰沿表面传播点火的。阻燃是墙壁或天花板防止通过大会和结构完整性传热的措施。第5章将讨论如何预测暴露于火灾时穿透复合材料的热量传输。本章将着重讨论火灾中复合材料表面的火焰蔓延和其对火响应的模拟。在模拟过程中，与复合材料的火灾行为最重

3、要因素是热暴露。本章将首先讨论热暴露，应从室内初期火灾，室内热烟气层，全面发展火灾以及标准性试验等场景进行预测。根据这一节中，将概述提供一个关于复合材料的火灾蔓延对室内火灾发展的贡献的模拟。在本章的最后一节中，将着重于复合材料结构的对火反应，这也为第6章扩充了一个话题。4.2热暴露4.2.1背景热暴露通常以热流边界条件进行模拟。该热流由热对流和热辐射组成，如图4.1所示。模拟的重点是描述进入复合材料的净热通量，其中[1]：其中在右边第一项是从火源接收的辐射热，第二项是从复合材料表面向外发射的辐射损

4、失，第三项是复合材料表面与火源之间的对流换热。从火源接收的热通量可以通过当地的气体温度，气体的热量发射率，以及局部传热系数进行计算。在许多应用中，一个边界总热通量是用水使其冷却到环境温度所通过的热通量来表示的。通过设置其表面温度适用公式4.1的环境下，总热通量边界条件就可以用如下公式来衡量：制冷压力表表面的对流换热最大化和最大限度地减少辐射损失;因此，冷却热通量测量仪测量最大总热通量。使用热通量计量仪表进行测量的总热通量，公式4.2，可以通过以下关系关联到实际热通量：或者因此，测量热通量就不需要预

5、测气体的温度和热量发射率，这两者都难以计算的。从测量到的热通量来确定实际的表面净热通量时，表面温度需要用公式4.4来进行校正，其中需要当地的对流换热系数和表面发射率。一个复合表面发射率的合理估计通常是可能的。当地的对流换热系数可以进行配置，可以从平墙的0.010kW/m.K至火源冲击天花板的高达0.050kW/m.K。由于高估了对流换热系数将会使热流边界不保守，除了可随时计算热对流系数的简单结构配置（如平面墙）之外，它通常被忽略。4.2.24.3材料火灾动力学模拟4.4材料对火响应模拟5火灾中复合

6、材料热响应模拟5.1引言5.2复合材料的对火响应5.3复合材料中热传导模拟5.4复合材料响应模拟5.5复合材料热特性模拟5.6结论6火灾中复合材料的结构特性6.1引言6.2分层特性6.3弹性常数的测量6.4温度对力学性质的影响6.5结构特性的模拟6.6加载下分层结构的耐火性6.7加载下分层结构耐火性的模拟6.8结论7复合材料过火后的特性7.1引言7.2分层结构过火后的特性7.3分层结构过火后特性的模拟7.4夹心复合材料过火后的特性7.5防火材料过火后的特性7.6结论8阻燃复合材料8.1引言8.2燃

7、烧循环圈8.3阻燃剂8.4阻燃填料8.5阻燃有机聚合物8.6阻燃无机聚合物8.7阻燃纤维8.8防火涂料9聚合物纳米复合材料对火反应特性9.1引言9.2纳米结构表征9.3阻燃性的评价9.4粘土改性9.5聚合物纳米复合材料的阻燃设计实例9.6纳米复合材料的阻燃机理10防火安全规范10.1引言10.2轨道交通工具防火安全规范10.3陆地交通工具防火安全规范10.4民用基础设施防火安全规范10.5民用航空器防火安全规范10.6船舶和潜艇防火安全规范11复合材料的对火试验11.1引言11.2对火反应试验尺度

8、11.3锥形量热计11.4通风控制锥形量热计11.5中型尺度锥形量热计11.6俄亥俄州立大学量热计11.7极限氧指数试验11.8火焰传播试验11.9烟密度试验11.10燃烧炉试验11.11烧穿及喷射火试验11.12单体燃烧试验11.13房间火试验11.14结构完整性火灾试验11.15飞机火灾试验11.16结论12火灾中复合材料燃烧产物的毒害性12.1引言12.2烟气毒性试验方法12.3燃烧产物的毒害性12.4烟气毒性的N-气体模型12.5纤维的毒害性12.6针对复合材料燃烧的个人防