用正交设计法研究阻燃LDPE薄膜配方

以低密度聚乙烯LDPE、氢氧化镁和微胶囊化红磷为原材料,利用正交设计法研究了新型阻燃薄膜配方,制备了阻燃型低密度聚乙烯薄膜,并对其氧指数进行测试.结果表明,新型配方中的氢氧化镁和微胶囊化红磷具有协同阻燃效果,并能在一定程度上解决燃烧时的熔滴现象;当氢氧化镁添加量小于29%时,两种阻燃剂对体系阻燃性的影响差别不明显;与纯LDPE薄膜相比,阻燃LDPE薄膜由于添加了上述两种阻燃成分,体系氧指数提高4%,改善了阻燃效果.     

MPP协同MF@ADP阻燃低密度聚乙烯性能研究*

为提高低密度聚乙烯（LDPE）阻燃性能和阻燃LDPE复合材料的力学性能与抑烟性能,采用原位聚合法制备三聚氰胺-甲醛（MF）树脂包覆二乙基次磷酸铝（ADP）的MF@ADP微胶囊,再引入三聚氰胺聚磷酸（MPP）与MF@ADP进行协效复配,熔融共混制备阻燃LDPE复合材料。通过氧指数、热重分析、力学测试和烟密度测试等研究复合材料的阻燃、力学和抑烟性能。研究结果表明:MF@ADP微胶囊能改善阻燃剂与复合材料之间的相容性,与MPP复配构成的磷-氮膨胀阻燃体系能有效提高LDPE的抑烟性能;当MF@ADP∶MPP的质量比为2∶1时,材料的LOI达到了30.6%,垂直燃烧测试达到UL-94 V0级,拉伸强度为11.8 MPa,且形成的P/N/O高聚物炭层稳定性更高,可减少LDPE燃烧释放的烟雾量。     

硅改性木质素成炭剂协同膨胀阻燃聚丙烯制备及性能研究

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能，采用溶胶凝胶法制备膨胀阻燃剂炭源——硅改性木质素(SiO₂@AL)，与聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(DPER)经熔融共混制备膨胀阻燃PP复合材料。通过氧指数、垂直燃烧、热重分析、烟密度测试等考查复合材料的阻燃、热稳定性、抑烟等性能。结果表明：当添加4%SiO₂@AL的PP复合材料UL-94测定达到V-0；而SiO₂@AL与DPER的质量比为1∶3时，氧指数最高为27.6%。SiO₂@AL/IFR/PP具有良好的高温稳定性能，较传统膨胀阻燃PP的热失重速率降低了1.75%,800℃时残留量增加了0.5倍；烟密度测试和残炭SEM分析表明，SiO₂@AL的添加使PP形成了更加稳定的蜂窝状炭层，烟气释放总量呈下降趋势。     

三嗪和磷腈阻燃剂作碳源阻燃聚乳酸复合材料的性能研究

为了探究三嗪和磷腈类碳源对聚乳酸阻燃性能及力学性能的影响,提高阻燃效率,利用苯氧基聚磷腈(SPB100)、三嗪类膨胀阻燃剂(FP2200)作碳源分别与聚磷酸铵(APP)按不同配比复配,采用熔融共混法制备了阻燃聚乳酸复合材料,总添加量保持10％.通过热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热法分析了2种膨胀阻燃体系对阻燃聚乳酸热稳定性和阻燃性能的影响,采用拉伸试验评价了阻燃聚乳酸的机械性能,并采用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱研究了阻燃聚乳酸残炭的化学结构和组成,并分析了阻燃机理.结果表明,当SPB100/APP的质量比为7/3时,LOI达到28.5％且达到UL-94 V-0等级,拉伸强度为49.7 MPa.研究表明,两种碳源均可改善阻燃聚乳酸的热稳定性、抗滴落性能和阻燃性,能满足阻燃要求,其中添加SPB100的阻燃聚乳酸复合材料的力学性能更优.     

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。     

ZIF-8协同膨胀阻燃聚丙烯制备及性能研究

为提高纯聚丙烯(PP)使用过程中的本质安全性,改善其阻燃和抗静电性能,利用ZIF-8类沸石咪唑酯骨架材料、聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)制备新型无卤膨胀阻燃复合材料(ZIF-8/PP),通过氧指数、力学测试、热重分析、电阻测量等研究ZIF-8对聚丙烯性能的影响。结果表明:ZIF-8能有效提高纯PP的阻燃、抗静电性能,但使其力学性能降低;ZIF-8质量分数为3%时,ZIF-8/PP的氧指数达到28%,拉伸强度降为21.2 MPa,表面电阻率降至108Ω·cm,实现从绝缘体到防静电体的转变;ZIF-8能增加ZIF-8/PP的残炭量,在熔体表面形成致密泡孔形貌的炭层抑制烟气,使材料的热稳定性提高。     

协同改性聚氨酯保温材料的阻燃性能

为改善聚氨酯保温材料的阻燃性能,基于磷系阻燃剂(PFR)的高效性与可膨胀石墨(EG)的无毒性,将聚氨酯保温材料改性;通过测试改性与常规聚氨酯保温材料的热释放速率(HRR)、热重、氧指数等参数,对比分析2种聚氨酯保温材料的阻燃性能。结果显示,PFR改性聚氨酯保温材料的HRR峰值大幅度降低,点燃时间与HRR峰值时间延长,质量保持率提高,且三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCPP)与四(2-氯乙基)二亚乙基醚二磷酸酯(CR-505)等质量配比时阻燃效果最佳;PFR与EG同时使用,产生协同叠加作用,能提高聚氨酯保温材料的阻燃效果。研究表明:改性聚氨酯保温材料比常规材料的热稳定性更好;PFR和EG协同改性聚氨酯保温材料的氧指数大于30%,为难燃材料。     

GP/APP膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料阻燃及抑烟性能的影响

为了探究石墨粉 (GP) 与聚磷酸铵 (APP) 膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料的阻燃及抑烟特性的影响,采用锥形量热仪 (CCT)、热重分析仪 (TG) 及极限氧指数测试仪 (LOI) 对阻燃硅橡胶复合材料进行表征。研究结果表明:与单独添加膨胀阻燃剂APP的阻燃硅橡胶相比,添加GP/APP膨胀阻燃体系可有效提升燃烧过程中形成的膨胀碳层的致密度,降低阻燃硅橡胶复合材料的热释放速率及总烟释放量,提高阻燃硅橡胶复合材料高温阶段的热稳定性,提升阻燃硅橡胶复合材料的燃烧成炭率和质量保持率; 使阻燃硅橡胶复合材料的氧指数值增大。     

三氧化钼与有机蒙脱土复配体系在膨胀阻燃环氧树脂中的应用

为了提高膨胀阻燃环氧体系的阻燃和抑烟效率,利用聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺为膨胀阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)和MoO3为复配协效剂制备了膨胀阻燃环氧树脂,通过极限氧指数(LOI)、UL94、锥形量热仪和烟密度试验研究了膨胀阻燃环氧树脂的阻燃和抑烟性能。结果表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃环氧树脂的LOI并降低燃烧过程中的热释放和生烟量,将二者复配使用还表现出较好的协效作用。添加质量分数1.5%OMMT和1.5%MoO3时,膨胀阻燃氧树脂的LOI达到27.8%,UL94达到V-0级,总释放热(THR)和总产烟量(TSR)相比未添加协效剂的膨胀阻燃环氧树脂分别下降了49.5%和57.8%。热重分析表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃EP的热稳定性和成炭率,二者复配使用则表现出更高的初始分解温度并形成更多的残炭量。扫描电镜和红外光谱分析发现,OMMT和MoO3复配使用能促进膨胀阻燃氧树脂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,达到协效阻燃和抑烟作用。     

微胶囊化红磷增效氢氧化镁阻燃聚乙烯的燃烧特性

探讨了微胶囊化红磷（MRP）在氢氧化镁（MH）阻燃低密度聚乙烯（LDPE）中的阻燃增效作用,用氧指数和锥型量热计研究了MRP/MH的不同配比对其氧指数、热释放速率、发烟量等燃烧性能参数的影响。试验结果表明在LDPE/MH体系中添加适量的MRP可以有效地提高材料的氧指数,进一步降低材料的热释放速率,延长材料的着火时间,但是材料的发烟量有所增加。从热失重实验结果可以看出,在LDPE/MH体系中添加MRP不仅大大提高材料的初始分解温度,而且具有较好的成炭作用。     

液化石油气点火能试验及爆炸火焰传播分析

为研究液化石油气体积分数与点火能的关系以及爆炸火焰的传播过程,在实验室应用特制的爆炸试验装置,采用调节点火能和液化石油气体积分数的方法,进行一系列爆炸试验,并使用高速摄像机记录爆炸的动态过程。试验结果表明,当液化石油气的试验爆炸体积分数在5%～9%时,其体积分数与点火能之间呈现比较平缓的变化关系,而当其体积分数小于5%或大于9%时,体积分数的稍微变化,其点火能将发生显著的变化。爆炸过程图像分析显示,在爆炸初期,火焰阵面的微分加速起主导作用。随着火焰从点火源位置向四周扩散,光滑的层流火焰开始逐步"湍流化",火焰阵面出现皱折,燃烧面积增加,火焰传播速度逐渐上升直至最大值。在整个过程中,火焰阵面出现非稳定的加速。     

楔形障碍物与火焰的作用

采用多镜头Cranz ＆ Schardin高速摄影机,对卧式燃烧方管内楔形障碍物与CH4/空气预混火焰的相互作用进行了实验研究,获得了高清淅度的障碍物诱导火焰失稳的分幅时序照片.基于RANS方法,对上述复杂物理现象进行了数值模拟.计算结果与实验结果基本相符,反映了火焰在管内传播与变形的详细过程,得到了楔形障碍物所导致的火焰加速与变形的内在机理,揭示了火焰传播过程中由层流燃烧向湍流燃烧转捩的本质.     

Limit of safety against flame transmission for sintered metal flame arrester elements in the case of flashback in fuel gas/oxygen mixtures

In autogenous welding, cutting and allied processes, so-called dry safety devices are used to protect the outlet terminals of gas distribution lines. To prevent flame transmission, these units are fitted with sintered metal flame arrester elements. At the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), extensive investigations have been carried out with an experimental flame arrester to determine the limits of safety against flame transmission for sintered metal flame arrester elements in the case of flashback in fuel gas/oxygen mixtures. On the basis of the results of these investigations, it is possible to estimate the pore sizes up to which a sintered metal element can prevent any flame transmission with a given fuel gas.     

管道内甲烷/空气预混火焰加速传播特性研究

搭建了基于可视化燃烧管道的预混火焰精细结构实验台,通过理论分析和实验等手段对预混火焰的瞬态传播过程及加速传播特性进行了研究,分析得出了不同甲烷含量的预混火焰加速传播规律及预混火焰由层流向湍流的转变规律.     

溴阻燃剂对环境安全性的影响

溴阻燃剂(Brominated fire retardants,BFRs)的生产和使用对人类自身健康及其居住环境的影响问题,特别是“二恶英”(Dioxins)的问题,已引起全球范围广泛的重视。欧盟“限制电子电器产品中有害物质”的指令(RoHS)明确规定限制某些溴阻燃剂的使用。笔者就溴阻燃剂近十年来在空气、下水道淤泥和沉积物等非生命环境体系以及动物和人等生命体系的分布情况进行了综合分析,结果发现溴阻燃剂在非生命和生命环境体系中均有增加的趋势。对溴阻燃剂在生物体内的富集和放大作用研究发现,部分溴阻燃剂会在生物体内富集并表现出一定的放大作用。笔者对我国阻燃剂的发展方向提出了见解和建议。     

轰燃后火焰的辐射热通量计算

轰燃后火焰的热辐射危害，是目前确定建筑物间安全距离的主要依据之一。该文提出了轰燃后火焰在室外一定距离处辐射热通量的计算方法；并在喷出火焰不受室外风影响的情况下，利用小规模试验的结果对这一方法进行了验证。     

不同阻燃剂的聚氨酯泡沫材料阴燃特性研究

为了解添加不同阻燃剂的聚氨酯泡沫材料的阴燃特性,对聚氨酯泡沫材料一半干燥一半采用添加Mg Cl2、防老剂、质量分数为10%的水三种情况进行阻燃处理。各次实验结果表明,添加Mg Cl2的材料阻燃效果较好,温度传播到含有添加剂的材料时,由于材料的阻燃性吸附阻止氧气的传播导致没有发生阴燃向有焰火的转化;当传播到有防老剂材料时,由于防老剂的阻氧导致氧气量缓慢减少,在接触后的前期由于氧气量变化缓慢导致气相反应的出现,随着氧气量减少,阴燃结束;当传播到含水材料时,温度出现下降同时阴燃传播速度变慢,但是阴燃仍然能够维持,最后由于氧气的大量进入转化为有焰火。     

Radiation heat transfer in transient dust cloud flame propagation

This study investigates the impact of radiation heat transfer and heat conduction on dust cloud combustion. Radiation plays a very important role in the stability of dust cloud flame, and increasing the amount of radiation drastically raises the possibility of instability and explosion in a dust cloud mixture. Flame speed, which is a function of mixture characteristics, can exhibit a fluctuating behavior. By using the discrete heat source method, it would be possible to study the transient propagation of dust flames. Thus, the propagation speed of flame can be obtained, and as time goes by, the transient speed of dust flame will reach its steady state value. By considering the radiation effect, better agreement is observed between the obtained results and experimental data.     

多孔材料对管道内甲烷-空气预混火焰传播的影响

为研究多孔材料对封闭管道内甲烷-空气预混气体火焰传播的影响,设计加工了横截面积为80 mm×80 mm的方形试验管道,运用自发光拍摄技术和动态压力传感器对甲烷-空气预混火焰在该管道内传播过程中形状变化和压力特性进行了实验研究。结果表明,在管道尾部放置3种不同材质的多孔材料时,其对爆炸压力均有一定的抑制作用,聚氨酯泡沫对管道内压力的衰减效果优于聚苯乙烯泡沫和自制泡沫材料。对压力曲线进行一次求导,得出了压力变化速率,结果与空管道实验相比,在放置多孔材料的管道内压力降低的速率更快,时间更短。     

丙烷/空气拉伸火焰传播稳定性实验研究

为了揭示空气中丙烷火焰传播特性,利用纹影系统记录了预混气体小能量点火条件下火焰形成与传播过程,得到了火焰表面的微观结构特征,分析了混合气体火焰的稳定性及其影响因素。结果表明:丙烷/空气混合物火焰发展过程及其表面微观特征与浓度直接相关;当混合物浓度接近爆炸上下限时,火焰扩展速率整体不大于0.5 m/s,燃烧区域向上漂浮,浮力成为影响火焰失稳的主导因素;当混合物浓度靠理论配比时,火焰呈规则球形扩展,火焰稳定性按照先减弱后增强的趋势发展,火焰表面褶皱的形成及演化规律是热扩散不稳定性和流体力学不稳定性共存与竞争的作用结果。