膨胀型防火涂料对高压电力电缆引燃特性影响的实验研究

膨胀型防火涂料在电缆防火工程中有较广泛的应用,在使用过程中确保电缆涂料的效果与经济性具有重要意义.对喷涂不同厚度膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的高压电力电缆开展了在典型强度外加辐射热流条件的着火引燃实验,分析了电力电缆点燃时间、受热期间涂层对电缆外护套的保护与涂层受热后的形态变化.结果表明,电缆的着火行为与涂层厚度紧密相关...     

酸腐蚀条件下膨胀型防火涂料性能变化研究

在酸性污染环境中,防火涂料的防火性能会因受酸介质的腐蚀而下降。研究了膨胀型防火涂料在盐酸溶液中浸泡不同时间后,其防火性能的变化规律。结果表明,经过酸腐蚀后,防火涂层的厚度减薄,表面变得粗糙且有开裂和破洞;受热后,炭层膨胀倍率降低。并对表面涂层的TG/DTG进行了测试,结果发现,经酸腐蚀后,试样的热重曲线在低温阶段较平缓;在中温阶段失重峰数量减少,峰形更加简单,最大失重速率增加;在高温段,593℃附近的失重峰随腐蚀时间的延长而逐渐变得平缓,最大失重速率降低,而在674℃附近的失重峰呈相反的趋势。这表明经酸腐蚀后,涂料试样的热动力学参数也发生了显著变化。     

膨胀型防火涂料防火性能的研究

近年来,钢结构建筑火灾事故的惨痛教训使人们对钢结构建筑防火重要性的认识逐渐提高,开展了对钢结构防火保护技术的研究和应用实践.改性高氯化聚乙烯树脂(HHCPE)以其极好的耐候性、耐腐蚀性和阻燃性等优点,成为人们研究的热点.但是,改性高氯化聚乙烯树脂为脆性树脂,漆膜韧性差、炭层结构强度不够,在火灾情况下容易被破坏而剥落,大大降低了防火阻燃效果.为此,我们在研制以改性高氯化聚乙烯树脂为基料的防火涂料时,先优化防火阻燃剂的配比,进而通过添加各种助剂来改善涂料性能,并分析了各种助剂对涂料炭层结构和防火性能的影响.     

1kV配电电缆的电弧引燃过程研究

电弧引燃电缆是造成电缆火灾的重要因素,威胁电力设备的安全运行与电力可靠供应。为了探索配电电缆的电弧引燃机理,构建了电弧引燃1 kV配电电缆实验平台,结合火灾动力学仿真,初步研究了电弧引燃电缆过程中的点燃、火焰蔓延及温度场分布,进一步探索了电弧火源功率对电弧引燃电缆过程的影响。结果发现功率为300 W的电弧火源能够在10 s内引燃1 kV聚氯乙烯护套电力电缆,电缆引燃后最高温度达900℃。随着电弧火源功率增大,电弧引燃电缆时间显著减小,并进一步获得了引燃该电力电缆所需的临界电弧功率。运用FDS仿真电弧引燃电缆过程,实验与仿真结果基本一致：当电弧功率从21.93 W减小到7.15 W时,实验点火时间从19 s增加到57 s,仿真点火时间从15.3 s增加到55.9 s;当电弧功率低于7.15 W时,实验和仿真电缆均无法引燃。     

蛤蜊壳在膨胀型防火涂料中的阻燃和抑烟作用

为提高膨胀型防火涂料的阻燃与抑烟性能,以聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺为膨胀阻燃剂、蛤蜊壳生物填料作为协效剂制备膨胀型防火涂料,通过小室法、模拟大板法、烟密度试验、热重分析(TGA)法、扫描电镜(SEM)和元素分析等,研究蛤蜊壳生物填料的含量对膨胀型防火涂料的阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:添加蛤蜊壳生物填料可以有效提高膨胀型防火涂料的阻燃和抑烟性能,表现出较好的协效阻燃和抑烟作用;但过量的生物填料会降低其在膨胀型防火涂料中的协效作用,添加质量分数为2%的蛤蜊壳生物填料表现出最优的协效阻燃和抑烟性能;蛤蜊壳生物填料的加入可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能,进而使涂层显现出较高的热稳定性和成炭率,添加质量分数为2%蛤蜊壳生物填料的涂层在800℃下的残炭量高达33.7%。     

采用锥形量热仪(CONE)研究和评价新型可膨胀石墨防火涂料

利用锥形量热仪(CONE)实验获得的热失重速率(MLR)、热释放速率(HRR)、有效燃烧热(EHC)、比消光面积(SEA)、CO2、CO和点燃时间(TTI)等参数对可膨胀石墨防火涂料与传统的膨胀型防火涂料的阻燃性能、烟毒释放、阻燃机理进行了对比研究。结果表明,与传统的膨胀型防火涂料相比,可膨胀石墨防火涂料由于在热降解过程中成炭量较高,炭层具有更好的热稳定性,因而其阻燃和隔热性能更为优良,具有更长的耐燃时间,且烟毒释放少,安全性能更高。     

硼酸三聚氰胺在膨胀型防火涂料中的协同作用

为研究硼酸三聚氰胺(MB)在膨胀型防火涂料中的阻燃和抑烟作用,采用小室法、隧道法、大板法、锥形量热仪、热重分析(TGA)法、傅里叶红外光谱(FTIR)法和扫描电镜(SEM)研究不同含量的MB对涂料阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:添加适量的MB能提高防火涂料的阻燃和抑烟性能,当MB的质量分数为5%时,涂料的协效阻燃和抑烟效果最佳,火焰传播比值为11. 9,炭层膨胀倍数为48. 4; MB能促进涂料在燃烧过程中形成更多的P-O-C、B-O-P和C=C等热稳定性结构以提高涂层的热稳定性和成炭量,并形成致密的蜂窝状骨架结构以增加炭层致密性和膨胀度,达到协效阻燃和抑烟的目的。     

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。     

纳米SiO2和发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响

近几年来我国火灾的严重性已使木材阻燃成为一项紧迫任务.为了提高马尾松胶合板的阻燃性能,以聚氨酯为对象,采用HRR3热释放率系统、HC-2氧指数测定仪等测定了涂覆膨胀型纳米聚氨酯防火涂料的马尾松胶合板的燃烧热释放率和氧指数,分析了纳米SiO2以及各种发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响,并分析它们的阻燃机理.结果表明,在聚氨酯防火涂料中加入纳米SiO2,可使涂覆的胶合板燃烧失重和炭化体积明显降低,有效地提高阻燃性能,纳米SiO2用量以3%为宜.加入发泡剂可进一步提高涂料的阻燃效果和氧指数值.复合发泡剂比单一发泡剂效果好.在8种试验方案中,用尿素-双氰胺按1∶3的质量比组成的复合发泡剂阻燃效果最优,在HRR3热释放率系统测试中,涂覆的胶合板着火燃烧时间最长(69 s),达最高热释放率时间最短(130 s),热释放率峰值最低(53.45 kW/m2),氧指数值最高(55).     

辐射热流条件下多层电缆着火的数值模拟

通过CFD计算软件对锥形量热燃烧实验条件下的多层电缆着火性能进行数值模拟计算,对比相应CONE电缆燃烧实验结果,其计算结果表明所建立的电缆模型所得计算结果能够较好预测电缆着火时间。在此基础上,对护套层、绝缘层厚度、线芯层直径等参数对着火时间的影响进行了分析,发现护套层厚度对着火时间影响最大,线芯层对着火时间影响较小;当护套层及绝缘层厚度达到一定数值之后,电缆着火时间将不再发生变化。另外,因为电缆由多层热特性各异的材料组成,不能简单的划分为热薄材料或者热厚材料,但就所模拟电缆而言,其着火时间在不同的热辐射强度下分别表现出与热薄材料或者热厚材料相似的变化规律。     

中国古建筑防火保护探讨

分析我国古建筑的结构特点及其发生火灾的原因,给出部分古建筑火灾的实例,提出我国古建筑防火保护策略的评价方法。针对我国古建筑主要是木结构和木石结构的建筑特点,笔者提出:采用防火涂料或/和阻燃液对古建筑中的木结构进行防火保护,以延缓或阻止火势的蔓延,为施救和人员逃生赢得时间;而采用厚型无机防火涂料或隧道防火涂料来保护古建筑的石结构,可以避免火灾时因石结构强度的破坏而导致建筑物坍塌。     

复合无机防火涂料优配研究

以市售无机膨胀型AB牌防火涂料为研究基础,复合了膨胀阻燃剂(APP-MEL-PER阻燃体系)、抑烟剂和助剂,进行了新型防火涂料的制备,当膨胀阻燃体系(APP-MEL-PER阻燃体系)以17∶6∶6的配比混合于该涂料中,其所占质量百分比为19%的时,防火性能最好。测试表明,该新型防火涂料烟密度等级6.77,指数下降了10,接近于国家标准1级。在248℃~400℃期间失重仅为12%,在390℃,有强烈的吸收峰,也表现了优异的阻燃性能。实现了APP-MEL-PER膨胀阻燃剂和AB牌涂料优配的目的。     

Heat transfer and burning behavior of ADP/MPP epoxy intumescent coatings

Thermal protection of chemical storage tanks is very important when a fire accident occurs. Intumescent coating on the surface of the tank is one of efficient measures to prevent fire. It is essential to investigate the interaction between heat transfer and burning behavior of intumescent coating, which will affect the fire-proof performance of the coating. In this paper, ADP/MPP epoxy intumescent coatings were prepared by adding the intumescent flame retardants aluminum diethylphosphinate (ADP) and melamine phenyl phosphonate (MPP) into epoxy resin (EP). The heat transfer process and burning behavior were analyzed by temperature distribution, thermogravimetric analysis (TGA), cone calorimeter and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the ratio of ADP and MPP, the intumescent characteristics and the structure of the char layer can affect the heat transfer of the coating remarkably. The residual char morphology analysis shows that the coating containing ADP and MPP is more capable of forming a well-structured char layer structure and shows a good thermal insulation performance.     

预应力预制叠合楼板耐火性能参数分析

在合理选择混凝土和预应力筋材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立底面受火的预应力预制叠合楼板的高温热力学模型,计算结果得到已有试验结果的验证。对影响预应力预制叠合楼板高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明:荷载水平和耐火保护层厚度对叠合楼板耐火性能的影响显著,混凝土强度、预应力筋截面配筋率等参数对叠合楼板的耐火性能影响较小,可以忽略不计;耐火保护层厚度一定时,叠合楼板的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,叠合楼板的耐火极限随耐火保护层厚度的增加呈非线性提高。在ISO-834标准火灾作用下,叠合楼板跨中挠度变化率速率大于L2/(9000d)可作为其达到耐火极限的判别标准。选取荷载水平、混凝土保护层厚度两个重要影响参数进行分析,提出了叠合楼板的耐火极限取值建议,为预应力预制叠合楼板的抗火设计提供技术参考。     

户外耐烃类火灾膨胀型隧道防火涂料的制备及性能研究

针对隧道防火要求,开发一种可用于户外环境下保护隧道混凝土结构的耐烃类火灾的NPD型膨胀隧道防火涂料,并对硅丙乳液和纳米二氧化钛(TiO2)用量对涂料性能的影响进行了讨论。结果表明:硅丙乳液和纳米TiO2的加入提高了防火涂料的粘结强度和耐水性能,其中分别添加质量百分数为25%、09%的硅丙乳液和纳米TiO2后涂料的性能达到最优。添加质量百分数为25%硅丙乳液后,涂料的粘结强度和耐水极限分别达到020MPa和14天;而添加09%的纳米TiO2后涂料的粘结强度提高到035MPa,耐水极限达到24天,耐火     

阴角邻面火灾作用下L型钢管混凝土柱耐火极限研究

运用有限元软件ABAQUS计算L形带肋钢管混凝土柱阴角相邻两面受火全过程下的耐火极限,分析了阴角邻面受火方式下构件内部温度场和应力场的变化规律,在此基础上分析荷载比、宽厚比、计算长度、加劲肋纵向间距、荷载偏心率、荷载角等参数对耐火极限的影响规律。数据表明:荷载比、计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增大,耐火极限基本呈线性下降;加劲肋间距对构件耐火性能影响较小;由于L形柱的特殊形式,偏心荷载对耐火极限的影响规律较复杂,荷载作用点偏向低温区可以提高耐火极限。     

电气管廊火场模拟分析与灭火有效性试验研究

针对三种不同尺寸的电气管廊试验环境,开展实体火试验,研究引火源、电缆类型及通风风速等因素对电气管廊火灾温度特性的影响,研究表明,电缆类型及引火源对火灾发展影响较大,通风风速对火灾温度特性产生规律性影响,不同尺寸的电气管廊内温度变化不存在比例关系。细水雾灭火系统可以有效扑灭电缆发热起火及外部火引燃的火灾,数值模拟结果可以较好的预测实体火试验结果。     

含水率及燃烧性能等级对中密度纤维板点燃行为及安全性能影响的研究

采用锥形量热仪,在不同辐射热流强度下,对三种燃烧性能等级(B级、C级和非阻燃)的中密度纤维板在不同相对湿度(0%、50%和98%)形成的含水率条件下进行了辐射引燃实验,测得点燃时间和热释放速率等参数。利用点燃理论中热厚型积分模型,推导了不同含水率不同燃烧性能等级(防火等级)纤维板的临界辐射热通量。通过对比发现,点燃时间随着板材含水率的增加而明显增大,而临界辐射热通量则几乎不受环境相对湿度(即含水率)的影响。添加阻燃剂可延长点燃时间,使板材临界辐射热通量增加,并能有效地降低纤维板材燃烧时的热释放速率。阻燃纤维板的临界辐射热通量要明显高于非阻燃纤维板,但是阻燃纤维板材之间相比,临界辐射热通量差别不大。因而,从本质安全的角度对材料的安全性进行评价,不能将临界辐射热通量作为单一的标准,必须综合多个参数进行全面评价。