2燃燒與阻燃原理

《2燃燒與阻燃原理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、燃燒與阻燃原理阻燃材料第二節(jié)提綱2.1燃燒過程2.2聚合物熱分解2.3聚合物燃燒化學(xué)反應(yīng)2.4聚合物點燃過程及控制機理2.5聚合物表面的火焰?zhèn)鞑?.6聚合物的陰燃過程2.7聚合物燃燒的熄滅過程2.8聚合物燃燒的碳化過程2.9聚合物燃燒的生煙機理2.1燃燒燃燒的形態(tài)燃燒過程破壞性巨大的根源2.2聚合物的熱分解受熱升溫,點燃起火,火焰?zhèn)鞑?燃燒充分發(fā)展聚合物燃燒過程及熱作用示意圖聚合物燃燒的階段加熱階段（點燃特性）燃燒加速階段（火焰?zhèn)鞑ヌ匦裕┤紵浞蛛A段（穩(wěn)態(tài)燃燒特性）減弱階段（熄滅特性）聚合物燃燒過程中熱作用物理過程（溫度梯度與相變）加熱早期階段，聚合物總體上

2、還是物理變化過程，如軟化、熔融現(xiàn)象，有些化學(xué)反應(yīng)引起的膨脹行為也常常是由于小分子的配合劑造成的。化學(xué)過程a弱鍵斷裂、大分子鏈斷裂b熱分解和熱氧分解c隨機分解、解聚分解、消除反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)2.3聚合物燃燒化學(xué)反應(yīng)最簡單的燃燒化學(xué)反應(yīng)CH4+O2?CO2+H2O燃燒的基元反應(yīng)CH4+HO??CH3?+H2OCH4+H??CH3?+H2CH3?+O??CH2O+H?CH2O+HO??CHO?+H2OCH2O+H??CHO?+H2CHO??CO+H?CO+HO??CO2+H?聚合物分解過程示意圖PMMA的降解機理Poly(vinylchloride)聚合物

3、的分解主要機理隨機分解解聚分解消除反應(yīng)環(huán)化反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)2.4聚合物點燃過程及控制機理點燃：自燃和強制點燃條件：燃燒產(chǎn)生的熱量大于向外界輻射傳遞的熱量。點燃的兩個相互競爭的過程氣相擴散過程和氣相反應(yīng)過程雖然流動速度可能會提供充足的氧，但也會使氣體駐留時間減小，如果氣體駐留時間小于反應(yīng)誘導(dǎo)時間，則點燃不會發(fā)生?？刂泣c燃與阻燃點燃是火災(zāi)燃燒過程中的重要階段，既是火災(zāi)發(fā)生最初的引發(fā)階段，也是火災(zāi)發(fā)展蔓延的關(guān)鍵過程。若能延緩、改變或組止聚合物點燃過程的發(fā)生，就能夠設(shè)計制造出耐點燃的材料。引發(fā)聚合物燃燒有三個必要環(huán)節(jié)：?加熱?分解/裂解?被點燃2.5聚合物表面的火焰?zhèn)鞑?/p>

4、1聚合物被點燃后，一方面隨著燃燒熱分解層向材料內(nèi)部的深入發(fā)展，不斷為燃燒提供反應(yīng)燃料，另一方面，火焰會沿著表面擴散與傳播，引發(fā)大面積的表面燃燒。2材料表面火焰的傳播是火災(zāi)發(fā)展過程中非常重要的一個階段，它顯著地影響初期火災(zāi)的發(fā)展和熱釋放速率。3傳播方式：逆風(fēng)火焰?zhèn)鞑?；順風(fēng)火焰?zhèn)鞑?.6聚合物的陰燃過程陰燃：無焰燃燒陰燃是一種表面燃燒現(xiàn)象，主要發(fā)生在質(zhì)地松軟的聚合物材料中。灼熱燃燒：無焰但灼熱發(fā)光陰燃的易于導(dǎo)致一氧化碳中毒，易于燃燒或熄滅。2.7聚合物燃燒的熄滅過程在聚合物燃燒過程中，如果火焰反饋給燃料表面的熱減弱到不足以在材料表面維持一定的可燃性揮發(fā)氣體，則火

5、焰會自行熄滅，稱為自熄。中止鏈式反應(yīng)、稀釋可燃性氣體、隔絕燃料和氧氣、碳層隔熱、帶走熱量。2.8聚合物燃燒的碳化過程燃燒的聚合物表面溫度接近300℃-600℃時，強烈的熱降解發(fā)生。該溫度也是炭層底部靠近聚合物表面的溫度。而炭層的外表面與火焰接觸，其溫度可達1500℃。因此，炭形成的溫度是在300℃-1500℃之間。碳化對燃燒過程的影響碳層直接影響熱流和質(zhì)量流的傳遞過程，并且碳化作用使碳得到穩(wěn)定，減少了揮發(fā)成分。碳化對聚合物的燃燒過程有很大影響，也是提高聚合物阻燃性能的主要途徑之一。碳化過程復(fù)雜，對聚合物的結(jié)構(gòu)和成分不同而異，目前尚無完整的聚合物燃燒過程中碳化

6、理論。炭的結(jié)構(gòu)聚合物燃燒表面所產(chǎn)生的炭，其化學(xué)及物理結(jié)構(gòu)決定了炭的阻燃作用。炭是復(fù)雜的不溶混合物，是由許多芳香-脂肪化合物及雜原子（O、N、P）組成。從微觀形貌看，炭有結(jié)晶和非晶區(qū)。炭具有一些物理性質(zhì)，如熱傳導(dǎo)、導(dǎo)電性、對輻射的反射和吸收等；炭也有一些機械性能，如完整性、硬度、塑性等。聚合物的燃燒的碳化過程?交聯(lián)（cross-linking）?芳香化（aromatization）?稠環(huán)芳香化（fusionofaromatics）?渦流層狀炭（turbostraticcharformation）?石墨化（graphitization）2.9聚合物燃燒的生煙機理

7、煙是由材料裂解或燃燒過程中生成的懸浮固體粒子、液體粒子以及氣體物質(zhì)一起與卷吸或混合了大量的空氣組成的。燃燒產(chǎn)物一般包括固體粒子、未燃燒的有機物、水氣、二氧化碳、一氧化碳以及一些其他的有毒或腐蝕性的氣體。煙的形成及抑制聚合物結(jié)構(gòu)對產(chǎn)煙的影響聚合物結(jié)構(gòu)不僅影響其燃燒行為，同樣也影響其煙的形成。下列一些結(jié)構(gòu)因素影響聚合物的產(chǎn)煙量：?芳香及多烯聚合物較脂肪與含氧聚合物有較大的產(chǎn)煙趨勢；?單元主鏈有芳環(huán)的聚合物較側(cè)基有芳環(huán)的聚合物產(chǎn)煙量要低；?低鹵或中等水平含鹵聚合物產(chǎn)煙量有增加的趨勢，但高鹵聚合物產(chǎn)煙量有降低的趨勢；?產(chǎn)煙量與降解生成的燃料類型有關(guān)，與聚合物的熱穩(wěn)定

8、性有關(guān)。抑煙途徑增加聚合物燃燒過程中在固相的成碳作用