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。     

聚氨酯硬泡外墙保温材料的热稳定性分析

在空气和氮气气氛下对聚氨酯硬泡(Rigid Polyurethane Foam,RPUF)进行了热重分析.在空气气氛下将样品分别以10℃/min、20℃/min、40℃/min和50℃/min的升温速率从室温加热至800℃.用Flynn-Wall-Ozawa (FWO)等转化率方法和非线性多参数回归方法(Multivariate Non-linear Regression Method)计算热动力学参数.RPUF在空气和氮气气氛中的热解可认为是2步连续反应.RPUF在空气气氛中的热解过程可由Fn→Fn机理准确描述,在氮气气氛中则可由Fn→D3机理描述.基于可靠的动力学参数和反应机理函数,对RPUF在不同温度下的寿命进行了预测.结果表明,RPUF的寿命对温度变化非常敏感,同时受分解气氛等因素的影响.     

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。     

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.     

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.     

棕垫材料的热解燃烧特性试验研究

利用热重分析仪研究了棕垫材料在火灾中的热解燃烧过程。结果表明,在升温速率为20℃/min时,空气气氛下燃烧过程表现为两步反应,在335℃和470℃出现失重峰,总失重率为95%,两阶段反应活化能分别为108.95 kJ/mol和261.15 kJ/mol;氮气气氛下热解表现为一步反应,在335℃出现失重峰,失重率为80%,反应活化能为103.24 kJ/mol。随升温速率增加,棕垫材料的起始分解温度、失重峰值温度及主阶段热解结束温度均向高温侧移动。燃烧过程中低温段活化能增大,高温段则降低;热解过程中活化能增大;反应级数不变。研究表明,棕垫材料与常见生物质可燃物具有类似的热解燃烧性能,其潜在火灾危险性值得人们关注。     

废弃FR1酚醛树脂印刷线路板热解特性及动力学分析

针对电子废弃物FR1酚醛树脂纸基印刷线路板,利用热重(TG)试验探讨了其粉末在N2气氛中不同升温速率(10 K/min、20 K/min、30 K/min)下的热解特性,通过Kissinger和FWO热解动力学模型对其平均表观活化能和指前因子等热解动力学参数进行求解,分析其热解难易程度。结果表明,整体热解过程可分为室温~180℃和180~580℃两个阶段,高于580℃时热解残余率基本不变;当升温速率为20 K/min时试样最大热失重率为71.51%,残余固体较少,热解较充分。热解动力学分析表明,机理模型假设为f(α)=(1-α)n1级反应时,Kissinger法求得试验样品表观活化能E为170.83 k J/mol,指前因子A为7.41×1014min-1;FWO法求得转化率α=0.3~0.5即样品处于最大热失重峰区域时平均表观活化能E为169.71 k J/mol,相关系数r可达0.99以上;两种方法计算结果吻合,模型假设合理。热解动力学参数对比表明,FR1酚醛树脂纸基印刷线路板表观活化能和指前因子分别为FR4环氧树脂线路板和聚四氟乙烯线路板的1.03倍、224倍及0.76倍、48倍,更易进行热解反应,对其进行热解焚烧连续处置具有可行性。     

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     

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。     

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。     

挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料着火温度实验研究

研究了挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温材料两种不同着火方式下的着火温度。采用南京江宁仪器分析厂生产的DW-02型点着温度测定仪对XPS的着火温度进行了测定。利用辐射引燃仪得到了2.2 cm厚挤塑型保温板在不同加热功率下的着火温度。结果表明:DW-02型点着温度测定仪测得的挤塑型聚苯乙烯保温材料的点燃温度约为355℃;热辐射引燃仪测得的2.2 cm厚保温板在不同加热功率下的着火温度是365-370℃,且引燃时间随着辐射引燃仪加热功率的增大而逐渐缩短;明火火源比热流辐射容易引燃挤塑型聚苯乙烯保温板。研究结论对FDS模拟挤塑型聚苯乙烯燃烧特性时,材料热解参数的设定有指引作用,对实际工程中遴选合适的外墙保温材料具有重要的参考价值。     

一种化学物质的热危险性研究

以某一化学物质(ANPyO)为例,探讨了化学物质热危险性分析方法和步骤:建议首先从化学结构上对物质进行初步分析,然后根据化学结构进行理论计算预测,最后在前面研究的基础上,选择和确定采用合适的,比如:DSC/TG、ARC等小药量实验方法,研究化学物质的热危险性.对于ANPyO,通过分子结构可知其为多硝基多氨基芳烃,是具有潜在的燃烧、爆炸危险的活性化学物质.理论计算预测其属于高危险性物质.对其进行DSC/TG、ARC实验,得到绝热分解反应的热力学和动力学参数,自加速分解温度( TSADT)为199℃,热分解开始温度为310.0℃,最大反应速度出现在系统温度771.5℃时,自热分解开始到最大反应速度的时间为23.5min.文中研究可为该化学物质生产、使用和储运安全提供参考.     

无机包覆聚苯乙烯泡沫板烟气产生规律研究

聚苯乙烯泡沫板在建筑节能中具有重要应用,其阻燃防火性能影响建筑火灾安全。应用UL-94垂直燃烧性能测试方法研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板在垂直状态下的燃烧情况,结果表明包覆后的聚苯乙烯试样的等级可达到V-1以上;应用烟密度仪和气体分析仪研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板燃烧烟气产生规律,结果表明MgSO_4/MgO、α-石膏、无机黏结剂、无机粘结剂/膨润土均对聚苯乙烯泡沫起到阻燃效果,并对烟气产生抑制作用,抑烟能力由大到小为MgSO_4/MgO,α-石膏、无机黏结剂/膨润土、无机黏结剂。同时能不同程度地影响聚苯乙烯泡沫燃烧时产生CO_2、CO有毒有害气体的体积分数,其中CO_2的最大体积分数分别为2.09%、1.79%、1.52%、1.62%;CO的最大体积分数分别为434×10~(-6)、340×10~(-6)、358×10~(-6)、369×10~(-6),从数据分析可知,4种无机包覆聚苯板中,无机黏结剂在4种包覆剂中对CO_2生成的影响效果更佳,α-石膏在4种包覆剂中对CO生成的影响效果更佳。     

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。     

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。     

不同气源压缩气体泡沫灭石油醚火灾性能比较

采用实验室压缩气体泡沫系统,通过缩尺油盘火试验,分别考察基于不同气源的压缩气体泡沫对于石油醚火灾的灭火性能,分析探讨适用于低沸点的石油醚类燃料火灾扑救的气源类型和供气方案。结果表明,在泡沫溶液供给强度为2.5 L/(min·m2)的条件下,压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可扑灭石油醚火灾,具有良好的抗烧性能;二者相比,压缩氮气泡沫比压缩空气泡沫的控灭火性能和抗烧性能均有一定提升;对于石油醚类的低沸点易燃液体火灾,建议采用以氮气作为气源的压缩氮气泡沫系统;该研究可为压缩气体泡沫系统在石油化工行业工程应用提供技术支撑。     

磷酸活性炭自燃过程反应动力学研究

为研究磷酸活性炭的自燃危险性,以自制的磷酸活性炭(活化温度为300,500和700℃)为考察对象,利用同步热分析仪(STA)对活性炭氧化放热动力学进行试验研究。根据在2,5,10和20℃/min等4种不同升温速率下得到的活性炭DSC/TG曲线,结合Friedman-Reich-Levi动力学方法对反应过程中可能存在的反应机理进行初步判断。研究表明,随着活化温度的升高,活性炭的起始放热温度和最大放热温度随之升高;活性炭整个氧化反应过程中,活化能随着转化率的改变呈现一定规律性变化;碳氧化学反应和气体扩散共同影响活性炭氧化过程,且在不同阶段对氧化的贡献不同。     

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。     

含能材料CL-20的热安全性测试分析

CL-20是一种高能量、高性能的炸药。为了研究CL-20的热分解性能,分别采用DSC-TG、DSC-TG-QMS联用系统和高压型差示扫描量热仪(DSC 204 HP)对CL-20的热安全性进行了测试分析,并计算了CL-20的热力学参数和动力学参数。结果表明,CL-20固体炸药在不同升温速率下的TG曲线基本相似,都只有一个台阶。在升温速率为10 K/min时,CL-20在放热峰温处的活化焓、活化熵和活化自由能分别是177.26 k J/mol、52.61 J/(K·mol)和149.7 kJ/mol。CL-20热分解后的气体产物主要有NO、CO、CO_2和H_2O,离子流强度约为10-9A,其中H_2O的离子流强度最大。不同压力时CL-20热分解的过程不同,在压力高的情况下CL-20分解放热更多,反应过程越剧烈,热安全性越差。与常压下相比DSC放热峰值温度降低。     

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。