不同密度FPUF阴燃特性及热解动力学分析
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下 的 热 解 大致 分 为 ２ ０ ０ ～３ ３ ０℃和 ３ ３ ０ ～４ ５ ０℃ 两 个 阶段 ， 密度 对 其 影 响 主 要 体 现 在 第二 阶段 。 关键词 ： 软 质 聚 氨 酯 泡 沫 ；密度 ；阴 燃 特 性 ； 微观形貌 ； 热
电加 热 板 软 质 聚 氨 酯 泡 沫 阴 燃 发 生 器 图 １ 试 验 装 置 示 意 图
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ —０ １ ４ ５ 一Ｏ ４
阴燃 是 一 种 发 生 在 固体 、 液 体 与 气 体 界 面 间 复 杂 的 没有 火焰 的 缓 慢 燃 烧 现 象 ， 会产生升温等现象 ， 在 一 定 条 件下 ， 阴燃 一 旦 转 变 成有 焰燃 烧 并诱 发 火 灾 ， 通 常会 造 成 不 可 预计 的 损 失 和 破 坏 。 Ｆ ＰＵＦ因 其 具 有 良好 的 保 温 、 隔 热 和 隔 音 等 功 能 性 及 低 密度 和 低 成本 等 应 用 性 而 广 泛 应用 于 家 居 和工 业 领
１ ． １ 实 验 装 置
自制 中尺 度 综 合 阴燃 实 验 平 台 ， 由进 气 管 、 阴燃 发 生
器、 热 电偶 组 、 数 据采 集处理 装置 构成 ， 如 图 １所 示 。 装 置 内腔 长 ６ ０ ０ ． ０ ｍｍ、 宽 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ、 高 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ。实 验
其 阴燃 特 性 、 微观形貌及 热解 和动 力学特 性进 行表征 ， 探讨密 度对 Ｆ Ｐ ＵＦ的 阴燃 、 传播速率 、 热 解过 程 和 动 力 学 参 数 的 影 响 。
ｍｍ， 位 于 中 心线 上 的热 电偶 依 次 标 记 为 Ｔ １ 、 Ｔ ２ 、 Ｔ ３ 、 Ｔ ４ 、
Ｔ５。
２ 中 尺 度 阴燃 实 验研 究
域 。笔 者 通 过监 测 不 同体 积 密度 Ｆ Ｐ ＵＦ建 立 阴燃 所 需 时 间 以及 阴燃 传 播 速 率 ， 观 察 阴 燃 前 和 阴燃 时 的微 观 形 貌
并结合其热解过 程和 动力学 参数 ， 分 析 密 度 对 分 析 密 度 对 Ｆ Ｐ ＵＦ阴燃 的影 响 。 １ 实验 条 件及 方 法
结果表 明， Ｆ Ｐ ＵＦ 阴 燃 建 立 所 需 时 间 的 长 短 依 次 为 Ｐ ２ 、 Ｐ ３和
Ｐ １； 阴燃 传播 速 率 随 密 度 增 大 而 增 大 ， 且 随 气 流 速 率 增 大 而 更
加明显 ； Ｓ Ｅ Ｍ 结 果表 明 ， Ｆ Ｐ ＵＦ密 度 越 小其 孔 径 越 大 ， 越 有 利 于 气流 通 过 ； 热重及 Ｔ Ｇ 动 力 学分 析 结 果 表 明 ， Ｆ Ｐ ｕＦ在 氮 气 气 氛
ｆ ｝
不 同密 度 Ｆ Ｐ ＵＦ阴燃 特 性 及 热 解 动 力 学 分 析
王 文 达 。 ， 尤 飞 。 ，胡 世 强
（ １ ． 南京 工 业大 学 安 全科 学与 工程 学 院 江苏省城 市与工 业安全 重点 实验 室 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ；
２ ． 南京工 业 大学 火 灾与 消防工程 研 究所 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ）
摘 要 ： 自制 中 尺 度 综 合 阴 燃 实 验 平 台 ， 以 ２ 、 ３ 、 ５ Ｌ ／ ｍｉ ｎ
的 气流 速 率对 软 质 聚氨 酯 泡 沫 （ Ｆ ＰＵＦ） 样 品 Ｐ１ 、 Ｐ２ 、 Ｐ３ （ 密 度 为 ２ Ｏ、 ３ Ｏ 、 ３ ５ ｋ ｇ ／ ｍ。 ） 进 行 阴燃 实 验 ， 以 扫 描 电镜 和 热 重 分析 仪 对
程 中各 部 位 温 度 通 过 均 匀 插 入 Ｆ Ｐ ＵＦ中心 线 上 的 ５根 热
电偶 测 得 ， 由数 据 采 集 系 统 每 ５ Ｓ自动 采 集 记 录 ， 热 电偶
距 Ｆ ＰＵＦ左 端 依 次 为 １ ０ ０ ． ０ 、 ２ ０ ０ ． ０ 、 ３ ０ ０ ． ０、 ４ ０ ０ ． ０ 、 ５ ０ ０ ． ０
时阴燃材料充满整个箱体 ， 由两 个 间 隔 ８ Ｏ ． ０ ｍｍ 的 进 气 管将反应气氛气体 送人 阴燃发 生器 中 ， 反 应 后 气 体 由装
采用 ２ 、 ３ 、 ５ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ气 流 速 率 进 行 阴燃 实 验 ， 结 果 如
图 ２ ～ 图 ４所 示 。
由图 ２ ～ 图 ４可 以看 出 ， 在 ９种 实 验 条件 下 ， Ｔ１ 、 Ｔ２ 、 Ｔ３ 、 Ｔ４和 Ｔ５经 历 一 段 缓 慢 升 温 阶 段 （ 起 始温 度 到 １ ５ Ｏ ℃左 右 ） 后温度会迅速上升 ， 这是因为 Ｆ Ｐ ＵＦ具 有 很 好 的
实验采用 Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３三种 开孔 聚 醚 型 的 Ｆ Ｐ ＵＦ， 密 度分别为 ２ ５ 、 ３ ０ 、 ３ ５ ｋ ｇ ／ ｍ。 。 １ ． ３ 实 验 方 法
中尺 度 阴 燃 实 验 ： 气 体氛 围为空 气 ， 将 Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３
填满箱体 ， 分 别 进 行 实 验 。调 节 电 加 热 板 的加 热 功 率 为 ８ ． ０ ｋ Ｗ， 观察 热 电偶 Ｔ１的温 度 值 ， 在温度达到 ３ ５ ０ ℃时 停 止加热 。 表 面 微 观 形 貌 扫 描 分析 实 验 ： 对Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３在 阴 燃 前和 ３ ０ ０℃时 的微 观 形 貌 进 行 表 征研 究 。 热重分 析实 验 ： 将 Ｐ１ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３在 Ｎ 气 氛 下 以 ２ Ｏ ｏ Ｃ／ ｍｉ ｎ的升 温速 率 热 解 至 ７ ０ ０℃ 。
解 特 性 ；热 解 动 力 学
中图 分 类 号 ： Ｘ ９ １ ３ ． ４ ，Ｔ Ｋ１ ２ １ 文 献 标 志码 ： Ａ
热重 分析实验 采用 Ｓ Ｄ Ｔ Ｑ ６ Ｏ Ｏ型 热 重 分 析 仪 ； 表 面
微观形貌扫描分析试验采用 Ｊ Ｓ Ｍ 一５ ９ ０ ０型扫 描 电镜 。
１ ． ２ 实 验 材 料
电加 热 板 软 质 聚 氨 酯 泡 沫 阴 燃 发 生 器 图 １ 试 验 装 置 示 意 图
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ —０ １ ４ ５ 一Ｏ ４
阴燃 是 一 种 发 生 在 固体 、 液 体 与 气 体 界 面 间 复 杂 的 没有 火焰 的 缓 慢 燃 烧 现 象 ， 会产生升温等现象 ， 在 一 定 条 件下 ， 阴燃 一 旦 转 变 成有 焰燃 烧 并诱 发 火 灾 ， 通 常会 造 成 不 可 预计 的 损 失 和 破 坏 。 Ｆ ＰＵＦ因 其 具 有 良好 的 保 温 、 隔 热 和 隔 音 等 功 能 性 及 低 密度 和 低 成本 等 应 用 性 而 广 泛 应用 于 家 居 和工 业 领
１ ． １ 实 验 装 置
自制 中尺 度 综 合 阴燃 实 验 平 台 ， 由进 气 管 、 阴燃 发 生
器、 热 电偶 组 、 数 据采 集处理 装置 构成 ， 如 图 １所 示 。 装 置 内腔 长 ６ ０ ０ ． ０ ｍｍ、 宽 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ、 高 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ。实 验
其 阴燃 特 性 、 微观形貌及 热解 和动 力学特 性进 行表征 ， 探讨密 度对 Ｆ Ｐ ＵＦ的 阴燃 、 传播速率 、 热 解过 程 和 动 力 学 参 数 的 影 响 。
ｍｍ， 位 于 中 心线 上 的热 电偶 依 次 标 记 为 Ｔ １ 、 Ｔ ２ 、 Ｔ ３ 、 Ｔ ４ 、
Ｔ５。
２ 中 尺 度 阴燃 实 验研 究
域 。笔 者 通 过监 测 不 同体 积 密度 Ｆ Ｐ ＵＦ建 立 阴燃 所 需 时 间 以及 阴燃 传 播 速 率 ， 观 察 阴 燃 前 和 阴燃 时 的微 观 形 貌
并结合其热解过 程和 动力学 参数 ， 分 析 密 度 对 分 析 密 度 对 Ｆ Ｐ ＵＦ阴燃 的影 响 。 １ 实验 条 件及 方 法
结果表 明， Ｆ Ｐ ＵＦ 阴 燃 建 立 所 需 时 间 的 长 短 依 次 为 Ｐ ２ 、 Ｐ ３和
Ｐ １； 阴燃 传播 速 率 随 密 度 增 大 而 增 大 ， 且 随 气 流 速 率 增 大 而 更
加明显 ； Ｓ Ｅ Ｍ 结 果表 明 ， Ｆ Ｐ ＵＦ密 度 越 小其 孔 径 越 大 ， 越 有 利 于 气流 通 过 ； 热重及 Ｔ Ｇ 动 力 学分 析 结 果 表 明 ， Ｆ Ｐ ｕＦ在 氮 气 气 氛
ｆ ｝
不 同密 度 Ｆ Ｐ ＵＦ阴燃 特 性 及 热 解 动 力 学 分 析
王 文 达 。 ， 尤 飞 。 ，胡 世 强
（ １ ． 南京 工 业大 学 安 全科 学与 工程 学 院 江苏省城 市与工 业安全 重点 实验 室 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ；
２ ． 南京工 业 大学 火 灾与 消防工程 研 究所 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ）
摘 要 ： 自制 中 尺 度 综 合 阴 燃 实 验 平 台 ， 以 ２ 、 ３ 、 ５ Ｌ ／ ｍｉ ｎ
的 气流 速 率对 软 质 聚氨 酯 泡 沫 （ Ｆ ＰＵＦ） 样 品 Ｐ１ 、 Ｐ２ 、 Ｐ３ （ 密 度 为 ２ Ｏ、 ３ Ｏ 、 ３ ５ ｋ ｇ ／ ｍ。 ） 进 行 阴燃 实 验 ， 以 扫 描 电镜 和 热 重 分析 仪 对
程 中各 部 位 温 度 通 过 均 匀 插 入 Ｆ Ｐ ＵＦ中心 线 上 的 ５根 热
电偶 测 得 ， 由数 据 采 集 系 统 每 ５ Ｓ自动 采 集 记 录 ， 热 电偶
距 Ｆ ＰＵＦ左 端 依 次 为 １ ０ ０ ． ０ 、 ２ ０ ０ ． ０ 、 ３ ０ ０ ． ０、 ４ ０ ０ ． ０ 、 ５ ０ ０ ． ０
时阴燃材料充满整个箱体 ， 由两 个 间 隔 ８ Ｏ ． ０ ｍｍ 的 进 气 管将反应气氛气体 送人 阴燃发 生器 中 ， 反 应 后 气 体 由装
采用 ２ 、 ３ 、 ５ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ气 流 速 率 进 行 阴燃 实 验 ， 结 果 如
图 ２ ～ 图 ４所 示 。
由图 ２ ～ 图 ４可 以看 出 ， 在 ９种 实 验 条件 下 ， Ｔ１ 、 Ｔ２ 、 Ｔ３ 、 Ｔ４和 Ｔ５经 历 一 段 缓 慢 升 温 阶 段 （ 起 始温 度 到 １ ５ Ｏ ℃左 右 ） 后温度会迅速上升 ， 这是因为 Ｆ Ｐ ＵＦ具 有 很 好 的
实验采用 Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３三种 开孔 聚 醚 型 的 Ｆ Ｐ ＵＦ， 密 度分别为 ２ ５ 、 ３ ０ 、 ３ ５ ｋ ｇ ／ ｍ。 。 １ ． ３ 实 验 方 法
中尺 度 阴 燃 实 验 ： 气 体氛 围为空 气 ， 将 Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３
填满箱体 ， 分 别 进 行 实 验 。调 节 电 加 热 板 的加 热 功 率 为 ８ ． ０ ｋ Ｗ， 观察 热 电偶 Ｔ１的温 度 值 ， 在温度达到 ３ ５ ０ ℃时 停 止加热 。 表 面 微 观 形 貌 扫 描 分析 实 验 ： 对Ｐ １ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３在 阴 燃 前和 ３ ０ ０℃时 的微 观 形 貌 进 行 表 征研 究 。 热重分 析实 验 ： 将 Ｐ１ 、 Ｐ ２和 Ｐ ３在 Ｎ 气 氛 下 以 ２ Ｏ ｏ Ｃ／ ｍｉ ｎ的升 温速 率 热 解 至 ７ ０ ０℃ 。
解 特 性 ；热 解 动 力 学
中图 分 类 号 ： Ｘ ９ １ ３ ． ４ ，Ｔ Ｋ１ ２ １ 文 献 标 志码 ： Ａ
热重 分析实验 采用 Ｓ Ｄ Ｔ Ｑ ６ Ｏ Ｏ型 热 重 分 析 仪 ； 表 面
微观形貌扫描分析试验采用 Ｊ Ｓ Ｍ 一５ ９ ０ ０型扫 描 电镜 。
１ ． ２ 实 验 材 料