三元乙丙橡胶防水卷材热解分析

采用热重-差热联动分析仪对三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材进行了热解特性研究,同时分析了升温速率以及不同气氛对热解行为的影响,并采用Flynn-Wall-Ozawa多升温速率法和Coats-Redfern单升温速率法分别求解了样品在氮气气氛以及空气气氛下的动力学参数,以此作为基础数据开发室外屋面防灭火系统,对减少人员伤亡和经济损失具有重要意义。     

油茶籽废渣热解特性研究

利用热重分析法(TGA)研究油茶籽废渣的热解特性,选用3种不同粒径油茶籽在氮气氛围下,研究不同升温速率对油茶籽废渣热解气化结果的影响。实验结果表明,油茶籽废渣的热解过程可分为脱水干燥、挥发分析出及炭化等3个阶段。基于热重实验数据,采用积分法求解出油茶籽废渣的热解动力学参数。     

黑木耳废弃菌糠的热解及动力学分析

为有效利用黑木耳废弃菌糠,减轻废弃菌糠造成的环境污染,通过热重分析法(TGA)研究黑木耳废弃菌糠在热解过程中发生的物质变化,研究气体氛围、粒径和升温速率对菌糠热解特性的影响,并进行动力学分析.结果表明,菌糠的热解过程包括失水、微失重、快速热解和炭化四个阶段.气体氛围、粒径和升温速率对于黑木耳废弃菌糠热解试验均有影响:N2气氛下反应过程更加直接,活化能较低;粒径越小,失重速率越高,反应越充分;升温速率越低,活化能也越低.最终计算得出在N2气氛下升温速率10℃/min条件下,反应所需要的活化能E相对较小,为52.010 kJ/mol.     

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.     

不同气氛下模塑聚苯乙烯泡沫热解动力学行为特性

采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)联用技术,对空气和氮气氛围模塑聚苯乙烯(EPS)材料的热解动力学行为特性进行了实验研究,深入分析了气氛条件对EPS的热解动力学参数及反应机理函数的影响。结果发现:与空气气氛相比,氮气气氛下的热解曲线向高温区移动,反应起始和终止温度和峰温均相应提高,说明有氧存在热解反应更易进行;进一步利用Coats-Redfern法分析发现两种气氛条件下EPS的热解行为服从不同的反应机理函数,空气气氛时为成核与核增长函数A2/3,氮气气氛时为反应级数函数F3。     

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.     

水稻和玉米的热氧化分解特性及几种动力学方法结果的比较

利用热重分析仪在空气气氛、不同的升温速率下对带壳稻谷粉和玉米粒粉进行了热重测试,依据热重实验数据,采用多种热解动力学分析方法计算了水稻和玉米的活化能数值并进行比较,结果表明水稻和玉米的热氧化反应活化能随着转化率出现先增加后降低的趋势,并在转化率为70%左右达到了极大值。     

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。     

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。     

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.     

刨花板及其木质原材料燃烧热解特性对比试验

为研究刨花板与木质原材料热解燃烧过程的区别,利用热重分析仪对空气和氮气条件下刨花板及其木质原材料进行研究。深入分析材料的燃烧热解失重过程的热重法和微商热重法曲线特性,确定了材料的燃烧特征参数。材料的燃烧热解动力学过程符合"双阶段一级反应"模型,利用考斯特-瑞地芬(Coats-Redfern)方法求得对应失重阶段的动力学参数。通过对比发现,刨花板较其木质原材料着火温度低,燃尽温度高,综合燃烧特性指数低;燃烧热解活化能和频率因子低,高温段失重率高;燃烧最终剩余质量和其木质原材料基本相同,热解剩余质量大于木质原材料。根据试验现象对刨花板燃烧热解过程中胶黏剂的作用机理进行了推断。     

外界热辐射作用下木材热解和着火的预测模型

在突发的火灾过程中，可燃性固体材料的着火时间和热解特性是非常关键的参数。建立了预测木材在外界热辐射作用下热解和着火时间的数值模型，可以给出固体的质量损失速率、内部温度场随时间的变化，并根据模型计算得到的表面温度随时间的变化对着火时间进行预测。计算结果和实验测量值相符较好。     

Study of lignocellulosic biomass ignition properties estimation from thermogravimetric analysis

In the last decade, the use of renewable resources has increased significantly in order to reduce the energetic dependence on fossil fuels, as they have an important contribution to the global warning and greenhouse gasses effect. Because of that, research on biofuels has been increased in the last years as its characteristics of use match those of the conventional fuel's: solid biomass can be used instead of coals, and biodiesel could replace diesel. Research on solid biomass ignition properties has been considerably developed because of the amount of industrial accidents related to the treatment and use of solid biomass (self-ignition, dust explosions, etc.). On the other hand, thermogravimetric analysis (TGA) is becoming and important characterization technique as it can be used to determine a wide spectrum of properties, such as kinetics, composition, proximate analysis, etc. This research aims to combine thermal analysis and ignition properties, by using the TGA to obtain the elemental composition of lignocellulosic biomass and compare those results to Minimum Ignition Energy (MIE) values test output, so a relation between composition and MIE can be found.To achieve this aim, biomass samples from different origins have been used: oil palm wastes (empty fruit bunches, mesocarp fiber and palm kernel shell), agricultural wastes (straw chops) and forestry wastes (wood chips and wood powder). Also, raw materials and torrefied biomass were compared. The hemicellulose/cellulose ratio was calculated and compared to different flammability properties, finding out that the greater the ratio and the lower the onset temperature (temperature at which the pyrolysis reaction accelerates), the lower was the minimum ignition energy. From this basis it was possible to define “tendency areas” that grouped the samples whose MIE values were similar. Three tendency areas were found: high minimum ignition energy, medium minimum ignition energy, and low ignition energy.     

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。     

基于极限学习机的炭化可燃物着火时间预测

机器学习技术近年来在许多传统科学领域取得了应用,针对火灾中炭化可燃物着火时间与物性参数及环境参数之间关系复杂的特点,提出了一种基于极限学习机的预测方法以实现不同物性及环境参数时着火时间的快速准确预测,为防治及扑救火灾提供参考。首先建立炭化可燃物热解数值模型,考虑了可燃物热解过程中的含水率以及热解反应、气体流动等复杂物理化学反应过程,然后搭建极限学习机,以数值模拟数据为基础进行训练及验证工作。结果表明基于极限学习机的预测方法能够有效实现炭化可燃物着火时间的快速准确预测,平均相对误差小于3%。     

基于活化能指标的煤自燃倾向性及发火期研究

在煤的自燃及热分析动力学的基础上,结合对神东矿区3种煤样进行了热重实验,运用热重分析手段对煤从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了研究。运用不同动力学机制模型函数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析,结果表明煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制,据此求出活化能等动力学参数。对基于活化能指标的煤的自燃倾向性及自然发火期进行了初步研究。经过研究发现,该方法是科学的、客观的。     

腐朽坑木与煤混合物升温氧化特性研究*

为研究煤层及腐朽坑木着火特性,采集巷道内腐朽坑木与煤样并进行混合,对其混合物进行燃点测定和程序升温实验;通过对不同煤木混合物在升温过程中产生气体的规律性进行分析,优选出混合物产生的单一气体指标及复合指标。研究结果表明:随朽木在混合物中的比例上升,混合物燃点呈下降趋势,且CO,C2H4等指标气体出现更早,CO产生量更大;腐朽坑木达到燃点后会发生阴燃并逐渐升温引燃煤炭,加速煤氧化进程,最终导致火灾的发生;CO,CO/CO2比值、ICO指标可作为本煤层着火主要预测指标气体及指标,C2H4,C2H6可作为辅助指标气体;该方法可准确判定煤火灾发生发展程度,对实际生产具有理论指导意义。     

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。     

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。