阻燃与未阻燃装饰装修木材在不同氧浓度下的热分析

利用热重分析仪对常见木质装饰装修材料白杨、白桦、红松以及这三种材料的阻燃品,在不同氧浓度条件下进行了热重分析(TGA)实验,通过对失重(TG)曲线、失重速率(DTG)曲线的分析,深入探讨了氧气体积分数对样品热解过程的影响.结果表明:对三种天然木材样品而言,氧浓度增大,样品的TG曲线左移.氧浓度对阻燃样品热解失重曲线的影响较小.热解过程用简单的动力学模型进行了模拟,确定了热解主反应段的动力学参数、表观活化能和频率因子,得到了各阶段的动力学方程.     

建筑装璜中几种常用板材热解特性及动力学研究

对建筑装璜中几种常用板材变工况的热解行为进行了热重分析（TG）和差分热重分析（DTG）研究。通过对TG和DTG曲线的分析,深入研究了影响样品热解过程的几个重要因素：升温速率、样品粒径和试样量对热解过程的影响,通过对十种模型的比较,发现热解过程符合两阶段一级反应模型。并得出了各阶段的动力学参数、表观活化能和频率因子。     

装饰用壁纸的热解特性研究

文章利用TGA851。型热重分析仪对装饰用壁纸在不同升温速率（10、15、20℃／min）、气氛（氮气、空气）、空气流速（10、30、50m1／min）条件下的热解特性进行了研究。通过研究发现,样品的热解失重与样品的组成成分有关,总失重为各成分失重叠加的结果。增大升温速率使主要热解阶段初始热解温度和最大失重速率对应的温度升高,热解反应速率增加;并且随着升温速率增加,TG曲线向高温区移动。在对气氛的比较中发现,氧气的参与使热解机理发生改变,反应提前,热解速度增快,反应更彻底。而空气流速的增加相当于氧气的输送量增加,新输入的氧气使反应后气体被及时排出,热失重速率提升,反应速度加快,样品在该环境中的火灾危险性增加。通过对样品TG和DTG曲线的计算,求出了各阶段的活化能和频率因子。结果表明,氮气气氛下随着升温速率加快,活化能增加。     

典型硼化合物与磷酸二氢铵协效阻燃松木的燃烧性能及热解动力学研究

利用木垛法和热重分析法比较研究了硼酸、硼砂与磷酸二氢铵复配阻燃松木的燃烧性能、热解特性及热解反应动力学。结果表明,单种阻燃剂使用时,磷酸二氢铵的阻燃效果优于硼酸和硼砂;两两复配使用具有明显的协效作用,其中阻燃效果:磷酸二氢铵/硼酸＞磷酸二氢铵/硼砂＞硼酸/硼砂,而硼酸与磷酸二氢铵在质量比为2:3时,协效阻燃效果最好。与未处理松木相比,阻燃剂的加入降低了松木在热解阶段的初始分解温度和峰值分解温度,缩短了热解区间,并降低了松木在主要热解阶段的表观活化能,其中热解阶段活化能越低的阻燃松木在燃烧过程中成炭效果和阻燃性能越好。     

污水厂污泥在不同氧气浓度下的热分析动力学特性研究

为了解在不同氧气浓度下污泥的热解燃烧行为和动力学机理,利用热重差热分析仪,在不同氧气浓度下,对经过不同干燥温度干燥的污泥样品进行热重差热实验.通过分析氧气浓度和干燥温度对样品热分析曲线的影响发现,干燥温度对污泥样品热分析的影响很小,但氧气浓度对其有明显的影响;随着氧气浓度的增加,热分析曲线有规律的向左偏移.在此基础上,提出污泥在不同氧气浓度条件下3种物质独立反应的热化学反应动力学模型.在该模型中,3个阶段分别对应3种不同的物质独立反应.在各种氧气浓度条件下,这3种物质的反应过程均符合一级反应模型.随着氧气浓度的上升,3个阶段对应的活化能和频率因子呈现上升趋势.     

PCB边角料基材的热解特性及动力学研究

针对当前广泛存在的FR-4型印刷电路板(PCB)边角料,开展了热解特性及动力学研究.首先,采用热重-差热法对PCB边角料基材进行了各种气氛下的热解试验.结果表明:各气氛下的TG曲线均分为3个阶段;DTG曲线的情况则不同,氮气气氛中存在两个失重峰(220～280℃、280～450℃),有氧气存在的情况下存在3个失重峰(220～280℃、280～400℃、400～600℃).其次,对不同反应气氛下的热解产物产率和热值进行了研究.热解气体、液体产率基本随着氧气体积分数的升高而提高,气、液、固体产物产率分别为8％～12％、41％～43％、45％～50％;热值为12～14 MJ/kg.并考察了反应起始温度、最大失重速度对应温度、反应终止温度、反应残余重量等热解特征参数随热解气氛的变化情况.最后,采用Kissinger方程对PCB边角料基材进行了热解动力学过程研究.结果表明,在热解反应DSC曲线峰值处(550～650 K)的动力学线性回归曲线具有很好的回归效果,该阶段的表观活化能为23.55 kJ/mol;指前因子为4.18× 105 s-1.     

景区典型树种的热解特性及动力学研究

为了研究山林或景区中不同植物的热稳定性,选取了景区种植数量较多的6种典型树种:女贞、枇杷、竹子、松树、柏树和法桐的枝干和叶作为样品。借助同步热分析仪,在温升速率20℃/min的条件下,对未经干燥处理的样品进行热解特性及热解反应动力学研究。通过TG、DTG以及DSC曲线分析各样品的热解过程,并采用分阶段一级反应动力学模型Coats-Redfern法求得相应参数。研究结果表明:所取样品的热解过程都出现4个明显的热解阶段,即脱水阶段、综纤维素热解阶段、木质素热分解阶段、炭化阶段。根据6个树种的主要热解阶段和动力学分析,6种树种的热稳定性从低到高顺序依次为竹子、女贞、枇杷、法桐、柏树、松树。     

膨胀聚苯乙烯热分解动力学分析和寿命预测

针对既有聚苯乙烯泡沫类外墙外保温系统的防火问题,在空气和氮气气氛下对非阻燃和阻燃型膨胀聚苯乙烯泡沫进行了热重分析。样品由10℃/min、20℃/min、40℃/min和50℃/min四个升温速率从室温加热至800℃。热分解动力学参数由Flynn-Wall-Ozawa(FWO)等转化率方法和多参数非线性回归方法(multivariate non-linear re-gression method)计算,结果表明六溴环十二烷(HBCD)阻燃剂可一定程度上提高EPS的热稳定性。EPS在空气和氮气气氛下热解可认为是单步反应。非阻燃聚苯乙烯泡沫在空气和氮气气氛下的热解过程可由自催化n阶反应机理描述。阻燃EPS在空气气氛下的热解机理为自催化n阶反应,在氮气气氛下则为n阶反应机理。基于动力学参数和反应机理,对聚苯乙烯泡沫在不同温度下的寿命进行了预测。     

β环糊精改性聚氨酯基涂料的火安全性与热解动力学分析

为提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,以聚氨酯树脂为基料,以聚磷酸铵、尿素为阻燃体系,通过加入不同掺量的钛酸酯偶联剂改性β-环糊精（β-CD）,提高阻燃效果。通过红外光谱仪（FT-IR）、锥形量热仪（CONE）、热重分析仪(TG)、差热扫描量热仪(DSC)等,研究改性β-CD的含量对膨胀型防火涂料的火安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明:改性β-CD能有效地提高涂料的阻燃性能,当β-CD为1wt%时拥有最佳阻燃性能,1wt%改性β-CD能够提高涂层的蓄热能力,延缓APP的分解和抑制碳质材料的分解,进而提高涂料的阻燃性能。通过热解动力学拟合曲线得出,1wt%的样品能在253 ℃以后显著提高反应的活化能,提高涂层的阻燃性。     

几种典型木质地板材料的热重比较实验研究

利用Mettler-Toledo同步热分析仪对市场上利用率比较高的四种木质地板在不同程序控制升温,和不同气氛流量条件下的热解特性进行了研究.同时,为了更好地对地板材料的热解特性进行深入了解,以实木地板为例,验证了升温速率对热分解过程的影响.通过研究发现,四种地板样品的热解过程分为三个阶段,但每个阶段的峰值大小和峰面积各不相同.同时,气氛流量中氧气的参与使热解机理发生改变,反应时间提前,温度升高,热解速度加快.通过对比受热期间的TG、DTG和DSC曲线,确定失重范围,以及各成分的残炭百分比,可以得出四种地板材料试验成分的火灾危险性,即,实木地板的火灾危险性低于其它三种地板材料.     

计算机显示器材料的热解动力学分析

利用热重-差热分析仪,在不同的气氛(空气、N2)以及升温速率(10、30、50℃/min)条件下对电脑显示器外壳材料进行了热解特性的研究分析.通过对实验结果的分析,得出了该样品的热解情况及各个阶段的热解动力学参数,同时分析了气氛以及升温速率对材料热解的影响.     

普通壁纸与防火壁纸热解特性的对比研究

利用热重分析仪对市场上两种壁纸(普通壁纸和防火壁纸)在不同气氛、不同升温速率条件下的热解特性进行了研究。实验结果表明:空气气氛下壁纸的失重温度区间相对N2气氛向低温区移动,总失重率增加,残碳量减少,热解更完全。随升温速率提高,壁纸的热解曲线有向高温区移动的趋势,增大升温速率使主要热解阶段初始热解温度升高,最大失重速率增加,总失重率增加,热解更完全。防火壁纸与普通壁纸相比不易分解燃烧,更有利于防火。     

基于热重分析的油菜秸秆热解特性研究

采用热重及热重红外光谱联用技术(TG-FTIR)研究油菜秸秆在不同升温速率和粒径状态下的热解特性。结果表明:升温速率越高,油菜秸秆热解起始温度及失重峰所在温度越高;样品的粒径越小越有利于热解反应;使用电镜观察,热解前后秸秆内外层有明显变化,热解后的物料表面会出现大量褶皱和晶体状颗粒物质;热解分阶段进行,在20℃/min的升温速率下,FTIR检测出的主要热解气态产物为H2O、CH4、CO2、CO和部分气化状态的羰基类化合物、芳香族类化合物、胺类化合物。     

废胶粉的热重实验及与神华煤粉热解的比较

应用热重(TG)和微商热重(DTG)对废轮胎胶粉(74～250 μm)的热解特性进行研究,并与神华煤粉的热解做了对比.实验的加热速率分别为10 ℃/min、20 ℃/min和40 ℃/min,加热的初始温度为室温,终止温度为600 ℃或800 ℃,气氛为N2,流量为20 mL/min.结果表明,废轮胎胶粉的热解主要失重区可以分为3个阶段: 第1个阶段主要是少量水分和焦油的析出,以及增塑剂和其他一些有机助剂的热分解; 第2个阶段主要是天然橡胶的热分解; 第3个阶段则主要是合成橡胶的热分解.废轮胎胶粉的热解过程随升温速率的增加而向高温方向移动.随着升温速率的升高,热解特性指数越来越大,表明其挥发分析出特性越来越好,即升温速率的提高有利于废轮胎的热解反应进行.粒径在小于1 mm时,热解特性受粒径影响很小.比较发现,废轮胎胶粉热解的初始温度比煤粉低,热解温度范围比煤粉小,热解开始阶段的波动比煤粉轻微,热解的最大失重率比煤粉的大,热解挥发分析出特性更好.     

磷-硼协效阻燃的云南松燃烧性能和热解动力学

为探讨磷-硼协效阻燃体系对云南松燃烧性能和热解动力学的影响,利用极限氧指数(LOI)测定仪、木垛法、锥形量热仪和热重(TG)分析等手段,开展有关磷酸二氢铵和硼砂协效阻燃的云南松的燃烧性能和热解特性的试验研究,并运用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa模型分析其热解动力学。结果表明:磷酸二氢铵和硼砂复配使用对云南松有较好的协效阻燃作用;当磷酸二氢铵和硼砂质量比为4∶1时,所阻燃的云南松的热释放速率(HRR)和总释放热(THR)相比于纯云南松分别下降了62.8%和56.5%,LOI高达66.5%;磷酸二氢铵和硼砂协效体系通过提高云南松热解的表观活化能有效增强了云南松的高温稳定性、成炭能力和阻燃性能。     

超薄型钢结构防火涂料的热解动力学研究

利用岛津DTG-60H型热重分析仪,在氮气气氛、升温速率为15 ℃/min条件下,对自行配制的一种超薄型钢结构防火涂料的热分解过程进行了分析,发现该防火涂料的热解过程可分为5个阶段.用Coats-Redfern积分方法分阶段对TG曲线数据进行了处理,并用常见的12种反应机理方程进行拟合,发现各阶段反应机理不尽相同: 第一阶段属于一维扩散反应机理D1,第二、第三阶段为1.5级化学反应模型RO(1.5),第四阶段为二级化学反应模型RO(2),第五阶段为一级化学反应模型RO(1).同时,求解出了各阶段的热解动力学参数及动力学方程.     

番龙眼木的热分解失重及动力学研究

木材热解是木材类火灾事件的先导过程,是引起后续的阴燃、着火、燃烧和火焰蔓延等各种现象的重要因素,因此研究木材的热解非常重要。采用热重分析法对番龙眼木的热重特性及反应动力学进行研究。在空气气氛下,研究样品粒径、试验气氛和升温速率对番龙眼木热解特性的影响。对番龙眼木的热解反应过程的分析,采用Flynn-Wall-Ozawa积分法、Kissinger最大速率法和atava-esták积分法对动力学进行处理。试验得到了一些热解动力学的参数,并推断出不同温升速率下番龙眼木的动力学最概然机理方程为反应级数函数,n=4     

ZJR型涂料的制备及特性研究

利用溶胶凝胶法制备TiO2光催化剂,使用磷酸氢二钠、十水合四硼酸钠和氢氧化镁等制备了阻燃体系料,复合后制成ZJR涂料。利用热分析仪分析纳米TiO2和阻燃体系复合的防火涂料的温度与热失率关系,并得到热重与微商热重曲线。550~650℃之间,失重率约为11%,ZJR涂料在400~600℃有较好的阻燃效果。该涂料对污染气体的光催化降解研究结果表明:光照60 m in后,对二氧化硫的降解率为90.40%,紫外光照40 m in后,甲醛气体降解率为68.98%。进一步添加聚乙二醇和银离子使涂料改性,使涂料光催化甲醛的活性分别提高了11%和14%,效果显著。     

常用木质家具材料在不同氧浓度下的热分析

利用热重差热分析仪对几种常用木质家具材料在不同氧气浓度下的热分解和燃烧行为进行了研究。通过对TGA曲线,DTG曲线以及DTA曲线的分析,得出了氧气浓度对各种样品热分析结果的影响。求出了各样品的动力学参数,提出了相应的燃烧动力学反应模型。     

刨花板热解及燃烧特性热重模拟实验研究

对刨花板的变工况热解行为进行了热重分析和差热分析研究。将试样分别加热到一定温度做空气变氮气热重试验,模拟实际火场中由富氧到缺氧的状态;在试样加热过程中,在不同的温度点由空气转变为氮气,经过一段时间的升温后,再由氮气转变为空气,模拟火场中的回燃情况。通过结果分析,深入研究了环境气氛变化对试样热解的影响。用一级的动力学模型进行了模拟,给出了热解主反应阶段的动力学参数。