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锥形量热仪燃烧测试实验方法

锥形量热仪燃烧测试实验方法
锥形量热仪燃烧测试实验方法

锥形量热仪燃烧测试实验方法

一、实验简介

应用锥形量热仪测试聚合物的阻燃性能是一种先进的测试技术。锥形量热仪对于燃烧中的聚合物材料具有多项测试功能, 如: 热释放速率( Heat ReleaseRate, HRR)、质量损失速率(M ass Loss Rates, M LR )、有效燃烧热,总生烟量( To ta l Smoke Production,TPS)、烟释放速率( Rate of Smoke Release, RSR) 等、参数在火灾安全工程与设计、材料阻燃性能研究、评价等方面应用广泛。因此, 实验测试技术和测试数据分析也非常重要, 如对ABS用几种不同成分的填料, 组合而成的几种聚合物材料燃烧测试数据的采集与分析, 就是在

充分了解、熟悉锥形量热仪的结构性能、工作原理的基础上, 在掌握了熟练的测试技术和操作步

骤的基础上, 对测试数据的成功与否, 有明确的认定。这样才能对材料的阻燃性能进行分析评定, 得出准确的结论, 尤其是在测试前对仪器的标定, 过滤材料的更换与过程检查, 除湿材料过程变化与更换等, 都是很重要的测试技术。

二、结构概述

锥形量热仪是典型的机电一体化组合设备, 其外形结构简单、紧凑, 但是功能原理、控制原理和操作要求却极其严格, 是多种行业知识的综合应用, 如图1所示。由图可知, 锥形量热仪的结构及原理涉及到机械、化工、通风、制冷、仪表、电气控制、流体力学、热力学、激光原理、计算机原理、计量检测等方面的知识, 涵盖面较广, 是非常典型的高新技术综合应用的精密测试仪器。

三、测试要点

3. 1 工作原理

锥形量热仪的主要工作原理是耗氧原理, 当样品件在锥形电加热器的热辐射下燃烧时, 火焰就会消耗

掉空气中一定浓度的的氧气, 并释放出一定的燃烧热值。通过大量的实验测试和计算研究认为, 绝大多数所测材料的耗氧燃烧热值接近13. 1 M J/kg这一平均值, 偏差约为5%。锥形量热法就是基于此点, 根据材料在

燃烧时消耗氧的量计算、测量在燃烧过程中的热释放速率、质量损失速率等参数, 用以分析判断材料的燃烧性能。

3. 2 测试条件

3. 2. 1 样品件的准备

锥形量热法测试的样品件, 应该是外形完整、料质均匀, 尺寸为100 mm @ 100 mm 的正方形, 厚度在3~20 mm, 常用的厚度为4、10 mm。样品件可以用模具压制, 也可以用成品的板材切割而成。总之, 不管用那一种方式制作的样品件, 决不能出现厚薄不均、大小气泡、坑陷缺料、周边凸凹不齐等现象。尤其是用模具压制的样品件, 在材料进行混炼或搅拌时, 应在设备上多反复几次, 充分保证材料能均匀的混合。这样压制出的样品件材质才能保证均匀, 在燃烧测试时效果稳定, 数据的重复性较好。通常情况下, 要测试的样品件应该选择相同的厚度进行测试比较。每种要测试的样品件最好准备2件以上。样品件在测试前, 要用铝箔将其5个侧面包好, 防止燃烧时的过多流滴和测试不准确。外露出的一个大平面, 用于标记编号, 接受辐射热, 观察测试现象。

3. 2. 2 样品燃烧盒

样品燃烧盒由耐热不锈钢材料制成, 是测试样品件的重要部件, 其外形和尺寸都有明确的规定和要求,属于随机附件。样品燃烧盒由盒盖、盒体、垫衬层组成, 如图2所示。

在样品件燃烧测试前, 应该先把样品燃烧盒里外清理干净, 不能有任何杂物粘附在盒盖、盒体上。如果有粘附物在样品燃烧盒上, 在燃烧测试样品件时, 就会出现无规律的熔化、脱落, 从而影响到采集数据的真实性和质量损失等, 造成实验结果的不准确。

样品燃烧盒内的衬垫层也很重要, 其主要是起到隔热和调节样品件放置高度的作用。垫衬层与测试样品叠放后的高度, 应为盒盖顶部内侧下表面相同, 否则, 就应该调整垫衬层的高度。

3. 2. 3 过滤材料

锥形量热法在燃烧测试时, 过滤器的材料对样品气的采集质量和数据准确性非常重要, 直接影响到实验结果的成功与失败。因此, 对于过滤材料的质量选择和及时更换要有足够重视, 尤其是在样品件燃烧测试

前, 必须充分地准备好。防止在测试过程由于出现过滤效果不好, 气流不畅, 管路堵塞现象, 而导致的测试失败。

( 1) 圆柱状过滤器。

3只圆柱状过滤器, 中间玻璃管内的过滤材料为粉红色的钠石灰, 用来过滤掉样品气中的CO、CO2。当粉红色变得发白时, 就应该及时更换。两边玻璃管内的过滤材料为变色硅胶, 正常情况下呈蓝色, 用来过滤掉样品气中的HO2。当玻璃管内变色硅胶的颜色大部分(约60% )变白时, 就不能再用了, 应该重新更换。

( 2) 样品气过滤系统。由真空泵抽出的样品气,

在进入氧分析仪之前必须进行过滤, 去除掉样品气中的烟尘杂质。过滤分为两处; ? 过滤器的材料是一白色圆筒形滤芯, 安装在透明的圆形透明罩内; ? 过滤器的材料是一外部封塑的白色滤纸, 封塑外壳的两端面中间各伸出一接头, 与通气气管相连接。测试前, 要先检查一下两处过滤芯的情况。如果发现第2处过滤器的进气端处发黑, 就不能再用了, 要及时更换。第1处过滤器应该在每次测试工作前, 拆开检查, 清理圆筒形滤芯内侧上吸附的烟尘, 滤芯外面有发黑的迹象时,也应及时更换。

3. 2. 4 核定距离

要测试的样品件与锥形加热器之间的距离规定为25 mm。初始测试样品件时, 燃烧盒放置在燃烧架上,核定一下锥形加热器的底面(打开防护板时), 至样品件外露的表面之间的距离, 应该保证在25 mm, 如果距离不对, 应及时进行调节。在称重传感器上的立杆处,有一凸出的调节螺钉, 松开螺钉后上下移动滑套即可调节距离。

3. 3 测试标定

锥形量热仪在燃烧测试前, 必须进行标定工作。标定的项目有质量标定、氧分析仪标定、辐射功率标定、激光测烟标定以及测热系数/ C0值标定。上述参数只有经过标定后, 才能使计算机对样品件燃烧测试时, 采集的数据进行有效的运算处理。标定参数必须符合要求, 达到仪器的精度范围, 才能得到较好的标定数据, 顺利地进行实验测试。

四、实验技术和测试分析

4. 1 称重

先把样品燃烧盒放置在称重传感器上, 然后按归零按钮(去皮重), 质量仪表显示数字为/ 00, 再把样

品件放在燃烧盒上称量, 这时一定要注意等到显示的质量数字稳定后, 再记录数据。当质量显示数据由于环境因素的干扰, 处在不太稳定的跳动状态时, 数据应取较大值。

4. 2 建立新文件、输入测试参数

在计算机显示器上的画面如图3所示。点击画面左上角白色图标键(建立新文件), 就会出现图4所示的画面, 即可直接输入一些测试需要的参数。首先在第1栏中填写编写好的文件名, 再分别填写燃烧测试所需用的辐射功率、样品件的实际厚度、质量。然后再选择测试条件, 如Fram e、Horizontal、Smoke、M ass、CO /CO2 等点击选中。切记; 一定要对右上方第4栏A rea对应的白色框中数值100处进行点击, 这时数值就会自动变成88. 4, 单位是mm

2。这个88. 4 的数值表示

为燃烧盒内样品件的实际受到辐射热的外露面积。如果燃烧测试的样品件在不需要用燃烧盒盒盖的状况下进行测试, Fram e处就不要点击选中。A rea对应的白色框中数值100处, 也不要进行点击操作。这样就表示燃烧盒上的样品件实际受到辐射热的外露面积为100 mm2。当完成这些操作程序后, 就可以点击OK 按钮, 即

可进入下一画面, 如图 5 所示。画面的左上方有4个并列的圆圈按钮键, 其功能分别表示: 开始/结束、点燃时间、测试事件时间、火焰熄灭时间。这4个并列的圆圈按钮键, 还分别按顺序与远程控制手柄上的数字键相对应, 其发挥的功能作用完全一样, 并且可以是同步进行。

4. 3 点燃测试

把包好铝箔的样品件(一定要包铝箔) 放在燃烧盒内的垫衬层上, 用盒盖平整、均匀地压好, 再重新放置在称重传感器的支架上。

在把隔热板完全打开的同时按下远程控制手柄上的数字键? , 图5画面上的4个并列的圆圈按钮键同

时变成绿色。这时就表示样品件的外露面开始受到锥形加热器的热流辐射, 并且开始计时。

再把脉冲点火器转到样品件的上方, 使其处在不断的打火状态。当样品件受到热辐射后, 热解出得可燃性气体, 被电子脉冲点火器引燃时, 即可按下远程控制手柄按钮? , 图5画面上的4个并列的圆圈按钮键

第2个变成白色。在画面下方有6行不断变化的数字中, 右边一栏第2行的数字就会出现Ign ition time @ @@ sec, 这说明计算机已经记录下了被测试样品件的点燃时间。

样品件开始燃烧后, 应将电子脉冲点火器移转回位, 把远程控制手柄放回原处。落下透明的玻璃防护罩。注意观察样品件在燃烧过程出现的现象, 并做好记录。如果在燃烧过程中, 发生一些特殊现象需要记录下来, 就可以按下远程控制手柄的按钮? , 这个按钮可以连续按动8次, 见图6提示画面。每按一下按钮,就可记录一次特殊事件发生的时间。

样品件的燃烧火焰完全熄灭时, 按下远程控制手柄的按钮?, 记录下火焰熄灭的时间。图5画面上的4

个并列的圆圈按钮键第4个就会变成白色。这时1、3按钮键仍然还是绿色。

当要结束测试时, 就应该在图 5 画面上把第1个仍然还是绿色的圆圈按钮键, 用鼠标点击选中。随后

屏幕出现图6、7所示的提示画面。再根据画面提示,一步一步的对按钮进行点击, 最后出现图3所示的画面。这就表示一个样品件的燃烧测试数据采集完成。

4. 4 辐射功率的调整

燃烧测试时, 对于料质相同的样品件, 有时需要采用不同的辐射功率进行比较, 因此, 就需要对辐射功

率进行调节。位于锥形量热仪的前面板右上方, 有一温度控制调节器(见图8), 可及时地进行温度调整。该调节器左边有2行数字, 下面的1行表示锥形加热器所需辐射功率的温度, 该温度由人工根据实验条件来

确定, 是/设定温度0。上面的1行数字表示锥形加热器在某一时刻的测定温度, 由3只热电偶检测锥形加热器上平均分布的3点温度, 瞬时平均温度, 即/ 控制温度0。右边有4个按钮, 下面的2个带有三角符号,是用来调节设定温度的按钮键。

实验过程中, 当用某一设定的辐射功率测试完一组试件, 需要改变辐射功率时, 就需要对温度控制调节

器的/温度升v 、温度降? 0按钮键进行操作调节,将设定温度调节到新辐射功率相对应的数值, 当控制温度

的数值达到设定温度的数值且稳定时, 在使用热流辐射计对新的辐射功率进行检测校对。这时一定要使热流辐射计的循环冷却水进行流通, 防止被热流烧坏。

4. 5 测试分析

锥形量热仪在测试聚合物的燃烧过程, 可采集到许多数据。但是这许多数据并不是都可以直接应用,需

要进行CSV 格式转化和选择[ 6]。常用的数据是; 时间T ime( s)、氧浓度OXY (% )、点燃时间T ign ( s)、数据截止时间EOT ( s)、火焰熄灭时间 F lm Out ( s)、热释放速率HRR ( kW /m2)、有效燃烧热值EHC (M J/kg)、质量MASS ( g)、质量损失速率MLR( g / s)、总热释放速率THR (M J/m2)、比消光面积SEA (m2/kg )、生烟

速率SPR (m2/s)、烟释放速率RSR ( s- 1)等参数。燃烧测试时, 聚合物的材料不同得到的数据不同,数据曲线

也不同。聚合物基材相同, 填料不同, 得到的数据就会有所不同, 采集的数据以及数据曲线的变化是随着填

加材料的变化而变化。聚合物基材相同, 填料相同, 但是填料的分量(成分比例)不同, 采集到的测试数据也会不同, 但是其数据曲线的变化趋势却有许多相似之处(也有例外情况; 如填料的量大于基材的量较多时)。根据多组样品件燃烧测试采集到的数据, 进行作图对其性能、规律总结比较, 研究分析, 从中得出试验结论。

例如; 测试样品件材料为以下几种; ABS-0为纯样, ABS-1、ABS-2、ABS-3、ABS-5A 为填料组分不同的改

性材料。在热辐射功率为50 kW, 其他条件完全相同的情况下进行测试。所得测试数据对时间作图, 就可以得到一些相应的数据曲线图形, 如图9所示。由图示可知, 尽管材料的组成成分不尽相同, 但是用采集到的同类测试数据对时间作图, 所组成的曲线图形却有着相似的规律, 都有自己特征的数据曲线。通常情况针对这些曲线图形分析对比, 就可从中得出测试样品的阻燃性能, 是否达到预期效果。

( 1) 热释放速率HRR。聚合物在燃烧测试时, 受到辐射热后, 主要是本身吸热阶段, 该阶段的初始线形无太大变化, 基本上是趋于较平缓的线形状态。当试件吸收的热量足够多时, 温度快速升高, 受热表面就会

产生液化、气化、裂解现象, 产生出一些可燃性气体,并引起瞬间的突发性燃烧(引燃或自然), 随之释放出较大的热量, 所以该阶段的线形就会呈现出较陡的曲线升高变化。随着试件的继续燃烧, 以及辐射热的继续, 还会有更多的热量释放出来, 线形还是呈现出继续升高的现象, 只是升高的速度、幅度相对时间而言, 比上

个阶段(突发性燃烧)较平缓些, 当HRR 的曲线上升到某一高度后, 就会出现更加平缓或下降的现象。

无论平缓或下降曲线这段时刻都会形成一个峰值。随着燃烧的继续, 有时这个阶段的曲线还会出现双峰或3峰(较少见)现象。当试件经过充分的燃烧后, 成碳层形成或有效成分烧尽, 这个阶段的线形就会在短

时间内呈现出从高峰迅速的下降, 再随着时间的进行, 曲线走向变得更加平缓, 直至火焰熄灭。这就是聚合

物材料在燃烧测试时, 热释放速率曲线图的轮廓基本规律特征。

由图9( a)所示的4条数据曲线比较, 纯样的HRR较高, 随着填料的比率增加、品种变化, HRR 也随之

变化。图中的曲线是随着标号的增加逐渐变小, 由此可见, 标号大的样品件采用的填料, 相对ABS 纯样的燃烧性能改性来说比较理想, 阻燃效果的改善显著。ABS-3、ABS-5A 的数据曲线出现了3峰、双峰, 这也表现出了一些特有的现象。双峰意味着样品件燃烧时出现第1个峰值后, 由于燃烧过程产生的化学反应、变化, 有些样品件就会出现成炭层, 这炭层的形成又阻滞了火焰的燃烧, 使得HRR有所降低。随着炭层下的热量

集聚和增加, 达到一定能量时, 火焰就会突破成炭层, 再次产生较大的燃烧, 发出较高的HRR, 这样第2个

峰值就会出现。该峰值与第1个峰值相比, 其大小没有什么规律可言, 主要取决于样品件的基材和填料性能。3峰的现象和形成原理与双峰相似, 无论是双峰还是3峰, 只要样品件在燃烧时, 检测到的热释放速率愈低, 其阻燃性能就表现的愈好。

( 2) 有效燃烧热EHC。EHC对时间作图, 所得曲线图形的峰值波动变化比较大。样品件点燃后, 采集到的有效燃烧热数值应该在0 ~ 80变化, 有时甚至会超过软件设定的额定数值80, 这时的数据表现为80,而

不会更大。曲线也会出现直线段, 见图9( b) ABS-0曲线所示, 属于正常的现象。EHC也是衡量材料燃烧时, 阻燃性能的一项主要指标。和热释放速率曲线相似。曲线数据愈低, 阻燃性能愈好。

( 3) 总热释放速率THR、质量损失MASS。无论是选用哪种材料, 燃烧测试的这2种数据对时间作图的曲线, 其图形趋势基本上和图9( c)、( d) 表示的一样, 图形轮廓不会有什么太大的变化。如果有与示意图的轮廓曲线不相同的测试结果, 则说明这次的燃烧测试出现了问题, 必须要找明出现问题的原因, 便于及时调整。有时MASS的图形曲线在初始阶段短时间内出现一些凸起上升现象, 质量数据反映出比原始输入数据还要大, 这种情况主要是因为: 样品件受辐射热及燃烧过程, 膨胀变形量过大, 碰到了锥形加热器所致。同时, 也会导致MLR 数据曲线图形, 在相同的时间范围段, 出现上下起伏较大的变化, 测试数据也会呈现出正、

负值。

( 4) 质量损失速率MLR。表示材料燃烧时质量损失变化的速率。图9( d)所示是样品件燃烧测试的M LR 数据曲线轮廓图。结合图9( a)、( d )对比分析,可以看出: 基材相同的聚合物, 其热释放速率低、阻燃性能好的情况下, MLR不一定就是低, 如ABS-5A 的数据曲线, 表现的比ABS-0纯样的曲线还要高。M LR 的曲线图形轮廓, 也不像THR、MASS那样具有特殊的规律性。具体现象与材料的填料性能、成分、组合比例等因素有关。

( 5) 比消光面积SEA、烟释放速率RSR。表示材料燃烧时生烟能力的参数。图9( f) SEA 的数据曲线无论是何种材料的燃烧测试数据对时间作图曲线, 其图形轮廓趋势也是同种基材的聚合物材料大体相似。不同基材的聚合物材料, 各有千秋。但是在各种材料的SEA 数据曲线图形有一共同的特点是: 测试的数据大小差异波动性大, 图形曲线易于呈现出较大的狼牙形波折。图9( g) RSR的数据曲线, 用燃烧测试数据对时间作图, 其曲线图形轮廓趋势也是没有规律可循, 不同的材料, 呈现出不同的图形曲线。同种基材的聚合物材料, 填料不同、成分组成不同, 图形曲线的轮廓趋势也会不同。/ (烟)应该同燃烧过程联系起来考虑, 是一个动态的特征量0

[ 2]。燃烧过程中, 烟的测试参数有多种形式, 如; 生烟速率SPR、生烟总量TSP、烟参数SP、烟因子SF 等, 其测试原理及表现形式比较复杂, 在此不作介绍。

五、结语

尽管锥形量热仪的测试操作比较复杂, 测试条件要求严格, 测试费用较高, 但是其测试原理先进, 测试技术可靠, 测试方法准确, 测试数据连续直观。通过对样品件一次测试, 就可以得到多组不同类型的试验数据。与传统的氧指数测定仪、水平垂直燃烧测试仪等测试方法相比, 具有更加精确的测试结果, 更多类型的测试数据, 更加直观的数据曲线图形。这些还是深受国内外研究领域的认可。

因此, 要应用好锥形量热仪的实验测试技术, 就应该对锥形量热仪的结构、原理、测试条件和测试方法有深入的了解, 才能掌握好几类测试数据的图形曲线变化规律, 才能有条不紊地、准确地对测试数据和曲线图形进行判断分析。

锥形量热仪操作步骤

仪器各部件及其对应的功能: 锥形加热炉----加热并使样品燃烧,其上有3个温度传感器,精确测量温度 激光测量系统-----分析烟道气密度(浓度) CO 、CO2、O2气体分析仪----用于测量烟气中3种气体的浓度 LOADCELL -----测量样品燃烧失重 FLUXMETER 量热计----用于校验和设定锥形炉产生的热辐射热量 甲烷气-----用来燃烧产生仪器常数 标准气体CO 、CO2混合气----用于校正CO 、CO2分析仪 锥形量热仪操作步骤 一、系统开机 1.激光(Smoke )、气体分析器(Analyser )打开,试验前预热2小时以上,等待显示屏上预热标记消失,预热完毕。 2. 每次开机前打开排水龙头(位于数据采集器里面,需打开左后门,水平为关,垂直为开)排水,排水后即关闭。通常只有几滴。

3.依次打开抽风机开关,从右到左打开 )、Ignition、 调节温度:点击“▼”进入预定温度设置; 通过“▲”、“▼”调节温度大小;最后按 “P”键确定所需温度。 4.打开数据采集器电源,然后打开电脑中 的ConeCalor5软件。(显示器显示 CONECALC为数据采集器已连接上PC)二、检查干燥器状态(蓝色部分要在三分之一以上),及时更换

三、设置管道中的排风流量 查看Status,验证是否连通。 点击进入Calibrations---DPT & Flow: 1.ZERO DPT:确认管道抽风机、取样泵(Pump)、排风机(开关位于墙上)处于关闭状 态,在软件窗口中点击Zero DPT按钮,压力显示为0Pa。 2.设置管道排风量为24L/s:根据提 示打开排风机和抽风机,调节抽风机 速率以达到要求的排风量。(观察电 脑上显示为24 L/s,上下浮动0.2L/s)

锥形量热仪燃烧测试实验方法

锥形量热仪燃烧测试实验方法 一、实验简介 应用锥形量热仪测试聚合物的阻燃性能是一种先进的测试技术。锥形量热仪对于燃烧中的聚合物材料具有多项测试功能, 如: 热释放速率( Heat ReleaseRate, HRR)、质量损失速率(M ass Loss Rates, M LR )、有效燃烧热,总生烟量( To ta l Smoke Production,TPS)、烟释放速率( Rate of Smoke Release, RSR) 等、参数在火灾安全工程与设计、材料阻燃性能研究、评价等方面应用广泛。因此, 实验测试技术和测试数据分析也非常重要, 如对ABS用几种不同成分的填料, 组合而成的几种聚合物材料燃烧测试数据的采集与分析, 就是在 充分了解、熟悉锥形量热仪的结构性能、工作原理的基础上, 在掌握了熟练的测试技术和操作步 骤的基础上, 对测试数据的成功与否, 有明确的认定。这样才能对材料的阻燃性能进行分析评定, 得出准确的结论, 尤其是在测试前对仪器的标定, 过滤材料的更换与过程检查, 除湿材料过程变化与更换等, 都是很重要的测试技术。 二、结构概述 锥形量热仪是典型的机电一体化组合设备, 其外形结构简单、紧凑, 但是功能原理、控制原理和操作要求却极其严格, 是多种行业知识的综合应用, 如图1所示。由图可知, 锥形量热仪的结构及原理涉及到机械、化工、通风、制冷、仪表、电气控制、流体力学、热力学、激光原理、计算机原理、计量检测等方面的知识, 涵盖面较广, 是非常典型的高新技术综合应用的精密测试仪器。 三、测试要点 3. 1 工作原理 锥形量热仪的主要工作原理是耗氧原理, 当样品件在锥形电加热器的热辐射下燃烧时, 火焰就会消耗 掉空气中一定浓度的的氧气, 并释放出一定的燃烧热值。通过大量的实验测试和计算研究认为, 绝大多数所测材料的耗氧燃烧热值接近13. 1 M J/kg这一平均值, 偏差约为5%。锥形量热法就是基于此点, 根据材料在

材料燃烧性能的锥形量热计实验

中国矿业大学安全工程学院 实验报告 课程名称:消防专业实验 实验名称:材料燃烧性能的锥形量热计实验姓名: 学号: 实验日期: 2011.3.6

实验1 材料燃烧性能的锥形量热计实验 本实验的理论依据为:“对于许多有机液体和气体,当其完全燃烧时,消耗单位质量的氧气所释放出的热量是一个常数,为13.1MJ/kgO2 ”。从而利用此原理,求出不同试件,不同情况下的各个参数,通过对数据结果进行分析,并以表格的形式展现出来,分析对比,得出结论。 本实验测定了不同的木材,分别在3okw/m2,50kw/m2的辐射强度下燃烧的各项参数数据,以及pvc在3okw/m2,50kw/m2的辐射强度下的实验。 一.下面是对木材HRR数据进行整理得出的图表: 图表1-1 通过图表可以看出,在该热辐射强度的条件下,我们可以发现: 1)在相同的条件下,无烤漆柞木的燃烧需要的热量高于其他木材,从表格中可以看出,大概在50s左右的时间,柞木开始放热。 2)每一种木材在燃烧的过程中,并非呈平缓上升或下降的状态,过程中都出现了多个峰值,其中在初期阶段,带烤漆松木热释放速率的峰值最高,HRR曲线较为最为陡峭,无烤漆柞木最低。 3)经过分析可得多次出现峰值的原因:起初因材料的热分解产生气体阻碍了木炭与氧气的接触,因此,开始为分解气体的燃烧,反应逐渐加快,热释放速率不断增加,直至出现第一峰值后热释放速率开始下降,后来

因分解产生的气体逐渐减少,开始转变为木炭的的有焰燃烧,固又会出现第二峰值,直至最后木炭燃烧殆尽...... 图表1-2 在辐射强度为30kw/m2的条件下,我们可以看出: 1)各木材在初期阶段,热释放速率的上升曲线较为陡峭,在下降阶段较为平缓,且带烤漆松木燃烧所需要的热量较少,其次为无烤漆桦木,带烤漆符合与无烤漆柞木。 2)在该条件的HRR曲线中,带烤漆松木最先达到最高值,且热释放速率皆大于其他木材。 下面是同种材料(以及pvc材料)在不同热辐射强度条件下HRR曲线的对比: 图表 2.2.1

锥形量热仪项目可行性研究报告

锥形量热仪项目 可行性研究报告 xxx公司

锥形量热仪项目可行性研究报告目录 第一章概况 第二章项目基本情况 第三章项目市场前景分析 第四章产品规划及建设规模 第五章项目建设地分析 第六章土建工程 第七章工艺可行性 第八章环境保护说明 第九章项目安全卫生 第十章建设及运营风险分析 第十一章项目节能方案 第十二章项目计划安排 第十三章投资方案分析 第十四章经济效益分析 第十五章招标方案 第十六章总结说明

第一章概况 一、项目承办单位基本情况 (一)公司名称 xxx公司 (二)公司简介 经过10余年的发展,公司拥有雄厚的技术实力,完善的加工制造手段,丰富的生产经营管理经验和可靠的产品质量保证体系,综合实力进一步增强。公司将继续提升供应链构建与管理、新技术新工艺新材料应用研发。 集团成立至今,始终坚持以人为本、质量第一、自主创新、持续改进,以 技术领先求发展的方针。 公司认真落实科学发展观,在国家产业政策、环境保护政策以及相关 行业规范的指导下,在各级政府的强力领导和相关部门的大力支持下,将 建设“资源节约型、环境友好型”企业,作为企业科学发展的永恒目标和 责无旁贷的社会责任;公司始终坚持“源头消减、过程控制、资源综合利 用和必要的未端治理”的清洁生产方针;以淘汰落后及节能、降耗、清洁 生产和资源的循环利用为重点;以强化能源基础管理、推进节能减排技术 改造及淘汰落后装备、深化能源循环利用为措施,紧紧依靠技术创新、管 理创新,突出节能技术、节能工艺的应用与开发,实现企业的可持续发展;以细化管理、对标挖潜、能源稽查、动态分析、指标考核为手段,全面推

动全员能源管理及全员节能的管理思想;在项目承办单位全体职工中树立“人人要节能,人人会节能”的节能理念,达到了以精细管理促节能,以 精细操作降能耗的目的;为切实加快相关行业的技术改造,提升产品科技 含量等方面做了一定的工作,提高了能源利用效率,增强了企业的市场竞 争力,从而有力地促进了项目承办单位的高速、高效、健康发展。 公司近年来的快速发展主要得益于企业对于产品和服务的前瞻性研发 布局。公司所属行业对产品和服务的定制化要求较高,公司技术与管理团 队专业和稳定,对行业和客户需求理解到位,以及公司不断加强研发投入,保证了产品研发目标的实施。未来,公司将坚持研发投入,稳定研发团队,加大研发人才引进与培养,保证公司在行业内的技术领先水平。 (三)公司经济效益分析 上一年度,xxx实业发展公司实现营业收入24687.48万元,同比增长16.35%(3469.61万元)。其中,主营业业务锥形量热仪生产及销售收入为20152.82万元,占营业总收入的81.63%。 根据初步统计测算,公司实现利润总额6236.99万元,较去年同期相 比增长672.11万元,增长率12.08%;实现净利润4677.74万元,较去年同期相比增长864.50万元,增长率22.67%。 上年度主要经济指标

锥形量热仪(CONE) 的构造

Standard International Group(HK) Limited 标准集团(香港)有限公司 Standard International Group(HK) Limited 锥形量热仪(CONE) 的构造 虽然市场上销售的锥形量热仪厂家不同,型号也各不相同,但大致的结构组成基本一致;锥形量热仪主要由燃烧室、载重台、氧分析仪、烟测量系统、通风装置及有关辅助设备等六部分组成。 一、燃烧室。截断锥形加热器、点火器、控制电路、挡风罩等构成了燃烧室。入射热流强度可根据不同的试验要求适当选择;样品放在燃烧平台上由点火器点燃,燃烧产物由通风系统排走。 二、氧分析仪。氧分析仪是CONE 的核心部分,它是一种高精度的气体分析仪(精确到10-4) ,由氧分析仪可精确检验燃烧时通气管道中氧的百分含量随时间的变化,进而由即时氧气浓度和氧耗原理测定出材料的燃烧放热情况。 三、载重台。载重台是测定样品质量变化的装置,它可以准确记录样品在燃烧过程中的质量变化情况。燃烧时,样品放置于载重台的支架上。 四、烟测量系统。在靠近燃烧室的通风管道中设有氦氖激光发射器、复杂的伪双电子束测量装置和热电偶等装置,以此可测定烟管道中烟的比消光面积(SEA) 。 五、通风系统。通风系统是指样品燃烧后,将燃烧产物由燃烧室排出到大气中的装置。通风装置的通风性能要根据试验要求进行调节,气体流速应限制在一定范围之内,否则将影响试验结果。 六、其它改进设备。根据不同需要,也可以添加其它分析装置,如进行燃烧产物成分分析时,可增加红外光谱分析装置;若测量样品中温度分布,须进行相应的热电偶或红外摄像装置改造。 七、辅助设备。辅助设备中含有微机处理器、入射热流强度测量仪、除去CO2 及H2O(气)的相应装置等。

锥形量热仪的特点解析

锥形量热仪的特点解读 锥形量热仪是一种用于在凝聚相的各种材料的小样品的火行为研究的现代装置。它被广泛应用于消防 安全工程领域。 它收集的数据有关的点火时间,质量损失,燃烧产物,热释放率和与它的燃烧性能相关联的其他参数。设备通常允许燃料样品暴露在其表面的不同的热通量。对于热释放速率的测量原理是基于HUGGETT的[ 1 ] 的原则,任何有机物质燃烧总热量的燃烧所需的氧气量直接相关。 它的名字来源于辐射加热器的锥形形状,在研究样品的表面产生几乎均匀的热通量,锥形量热仪是测 试领域中最重要的台式仪器。消防检测技术有限公司(FTT)在英国目前最大的锥形量热计的制造商。 消防安全: 锥形量热仪是一种有用的设备,在消防安全和分析服务。它能够学习小的材料样品(约100×100 mm×mm),以确定其易燃性。从几个不同的标准模型的锥形量热仪的火灾特性的材料可以确定。名单上的各种测试标 准是以下所提供的UL防火安全工程部:ASTM E 1354 ASTM D 5485可以/ ulc-s135 ISO 5660-1 -美国271 不同型号的热量计可用于评估不同的方面的易燃材料。使用锥形量热计研究可用于产品安全,环境, 卫生服务。 在处理安全问题时,该设备是非常重要的。通过使用该设备,可以更容易地看到有多少不同的材料与 火灾反应。了解这些信息,可以很容易地保护那些与物质接触或工作的人。它是认识和理解重要的燃烧热,易燃,可燃性,热释放,并为许多材料产烟来维持一个安全的环境,所有这些都可以通过使用量热仪发现。锥形量热仪是一个实验设计,描绘真实世界的火灾。 使用锥形量热仪: 以前使用的锥形量热仪的许多装置被称为是非常错误的,并有几个实验误差。然而,研究改进的锥形 量热仪在1982。与其他任何设备,锥形量热仪测量系统引入的烟光和烟尘产量重量。在设计允许的设备的

锥形量热仪FTT和CONE型号差异分析

锥形量热仪FTT和CONE型号对比分析 一、CONE锥形量热议 锥形量热仪符合的标准: ASTM E 1354 、ASTM E 1740 、ASTM E 1550、ASTM D 5485 、ASTM D 6113、ISO 5660 Parts 1 and 2 、NFPA 271、NFPA 264 、CAN ULC 135 、BS 476 Part 15 锥形量热仪技术参数: 1、锥形量热仪采用分柜式设计方式,分析柜可移动,既可应用于锥形量热仪测试使用,也可连接大型热释放速率测试系统,符合ISO 5660、ASTM E1354、GB/T 16172 等现行国内外测试标准。 2、集成测试机体和19英寸分析柜,内嵌PC型17英寸触摸屏面板,用于整个控制和测试过程。 3、锥形加热器额定功率5000W,热输出量0~100 kW/m2,可水平或垂直放置 4、暴露试样表面的中心部位50X50mm的范围内,于中心处辐照偏差不超过±2% 5、样品盒可放置***大100mm x 100mm x 50mm的样品 6、样品称量范围 0~2000g;精度:0.1g 7、点火系统带有安全切断装置的高压火花发生器,自动定位 8、氧气分析顺磁性氧气分析器,浓度范围0~25%,氧分析仪应呈线性响应,在30m in内漂移不得大于士50x10-6OO2,T90时间小于12秒 9、无弥散红外线CO和CO2分析器 CO:0~1%;CO2:0~10%

10、烟密度分析使用激光系统测量烟雾密度,系统由光电二极管、0.5mW氦氖激光器、主图形检波器和辅助图形检波器组成 11、排气系统由风机、集烟罩、风机的进气与排气管道及孔板流量计等所组成。排风扇流量0~50g/s可调,精度0.1g/s 12、环形取样器应装在距集烟罩685 mm处的进气管道内,取样器上应有12个小孔以均化气流组份,小孔与气流方向相反以避免烟灰沉积。 13、排气流量应通过测量风机上方350 mm处的锐缘孔板两侧的压差来确定,锐缘孔板的内径为57mm±1mm。 14、气流的温度应由直径为1.0mm-1.6 mm封闭节点的恺装热电偶或直径为3mm的暴露节点的恺装热电偶来测量,热电偶应安装于测流孔板上方100 mm处。 15、气体取样系统包括环形取样器、取样泵、过滤器、冷阱、废气排泄、水分过滤器和co2过滤器。 16、冷阱: 0~5度,隔膜泵,流量率:33 l/min,真空度: 700 ㎜Hg,压力: 2.5 bar 17、控温仪应能在0-1000℃的范围内自动调节、控制温度,设定分辨力及控温精度均为士2度,且应带有热电偶的自动冷端补偿器。 18、应选用卡登型箔式(或热电堆式)热流计,设计量程0^100k W/m',辐射接收靶的直径为12.5 mm,表面覆有耐久的无光泽黑色涂层。辐射接收靶为水冷式。热流计的准确度为士3% ,重复性为士0.5%,附带可追溯至NIST的校准报告一份。 19、原厂配备便携式水冷却系统,当使用热流计时,用户无需外接自来水源和配备水管。 20、为了标定整个测试系统的响应,采用一个有方形开孔并且断面也为方形的

CONE(锥形量热仪)法在塑料燃烧性能综合评估中的应用研究

CONE(锥形量热仪)法在塑料燃烧性能综合 评估中的应用研究 【摘要】本文介绍了塑料的燃烧性能及其常规测试方法,新型测定聚合物燃烧热性能仪器——锥形量热仪在评定聚合物燃烧性能中的应用,并提出了全面对燃烧性能进行综合评估的新型方法,从而为塑料的正确选型提供了一定的依据 【关键词】塑料锥形量热仪层次分析法燃烧性能 综合评估聚氯乙烯高抗冲聚苯乙烯 1.前言 目前,塑料的应用领域已经遍及工农业生产和人民生活的各个领域。据统计,1999年全球五种主要热塑性塑料的总产量已近1.1亿吨[1],而三大合成材料(塑料,合成纤维,合成橡胶)中塑料占2/3以上的比例。然而,作为一种高聚物,塑料燃烧迅速并释放出大量的热和有毒烟气,在火灾中暴露出较大的危害性,所以,对塑料的燃烧性能进行全面综合的评估以及正确选型就显得日益重要。 2.塑料的燃烧性能及其常用测定方法 2.1塑料的燃烧性能 塑料燃烧的主要过程可表示如下: 热源 (热量反馈)

图1 塑料燃烧过程示意图 通常塑料在火灾中的燃烧性能主要包括以下几个方面: ⑴引燃性 引燃性是指材料被引燃的难易程度,是燃烧的初始阶段。材料在热作用下被引燃时,是热流和时间共同作用的结果。 ⑵火焰传播性 火焰传播性是指火焰沿材料表面蔓延发展的程度。其决定因素关键是材料表面有可燃性气体产生,或在材料内部能形成可燃性气体但能逸至材料表面。火焰传播速度越大,则越易使火灾波及附近的可燃物而使火灾扩大。 ⑶释热性 由表1[2]中给出的几种塑料的燃烧热值可以看出,塑料燃烧通常能释放出大量的热。释热性影响着火灾环境温度和火灾传播速度,释热越大的物质,其危险性程度越高,反之越低。 名称 聚苯乙烯 聚乙烯聚氯乙稀 赛璐珞聚酰胺 酚醛树脂 燃烧热 40.18 45.88 18.05-28.0317.30 30.84 13.47 (KJ/g) 表1 几种常见塑料的燃烧热值 ⑷生烟性 烟气的生成不仅大大降低了火场的可见度,影响着人员疏散和救援工作的开展,而且烟气本身的窒息性直接威胁着人身安全。

锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用

锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用 1、锥形量热仪概述 表征材料燃烧性能的试验方法较多,如氧指数(LOI)法、UL标准中的水平燃烧、垂直燃烧法及NBS烟箱法等。它们多是传统的小型试验方法,试验操作环境与真实火灾相差较大,试验获得的数据也只能用于一定试验条件下材料间燃烧性能的相对比较,不能作为评价材料在真实火灾中行为的依据。 目前,被公认为是测量材料对火反应特性或燃烧特性的最好技术手段是锥形量热仪(CONE),它可以实现多种火灾相关参数的测量。它的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境,其试验结果与大型燃烧测试结果之间存在很好的相关性,能够表征出材料的燃烧性能,是新一代的聚合物材料燃烧性能测定仪。 锥形量热仪(CONE)是美国国家标准与技术研究院于1982年研制的,经过20多年的不断改进和完善,锥形量热仪已经成为研究材料燃烧性能最重要的实验仪器之一,已被多个国家、地区及国际标准组织应用于建筑材料、高分子材料、复合材料、木材制品以及电缆等领域。 锥形量热仪(CONE)是采用氧消耗原理设计的测定材料燃烧放热的仪器,可以完成材料的热释放速率、质量损失速率、样品点燃时间、CO和CO2生成率、比消光面积、烟灰质量取样、有效燃烧热等参数的测量。CONE的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境,其试验结果与大型燃烧试验结果之间存在很好的相关性,能够表征出材料的燃烧性能,在评价材料、材料设计和火灾预防等方面具有重要的参考价值。 经不断研制和改进,CONE现在已成为研究火灾和评定材料燃烧性能的理想试验仪器。国际标准组织(ISO)及美国、英国等国家已制定出应用CONE测定各种材料燃烧性能参数的标准,另外一些国家和地区,如瑞典等也正在积极地制定相应的使用标准。以CONE为试验仪器,我国已参照ISO非等效地制定了有关燃烧标准。但由于众多方面的原因,此标准并没有真正在我国得到推广应用。可以相信,随着我国工业的不断发展和对材料阻燃性能的需要,CONE必定会在我国的材料阻燃和火灾预防等领域起到越来越重要的作用。 2、锥形量热仪原理

聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法

聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法 有机聚合物材料是一种新兴而广泛使用的材料,但由于其内在易燃性,使使用场所的火灾危险性大大增加。因此,如何正确评价其在实际火情条件下的燃烧与阻燃性能已成为一项迫在眉捷的首要问题。 锥形量热仪( CON E)是美国国家科学技术研究所( N IST)的Babra uskas于1982年提出的。它是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪,氧消耗原理是指每消耗1 g的氧,材料在燃烧中所释放出的热量是13. 1 kJ(误差为5% 或更好) ,且受燃料类型和是否发生完全燃烧影响很小。只要能精确地测定出材料在燃烧时消耗的氧量就可以获得准确的热释放速率。不热辐射强度下的热释放速率( HRR )是CON E给出的最重要的参数之一,同时还能给出其它许多参数。它们可从不同角度评价聚合物材料的燃烧性和阻燃性。 不同于以往的传统实验室型评价方法(如: 极限氧指数LOI, NBS烟箱等) , CON E的实验结果与大型燃烧实验结果之间存在很好的相关性[2 ]。以往为了正确评价建筑材料、装饰材料和电线电缆等必须进行大型燃烧实验,浪费了大量的物力和财力。近年来,由于CON E的出现使评价工作大为改观。有利的促进了研究和评价工作的进展,并制定了相应的实验标准,如: ASTM E1354- 90 和90A 和ISODIS 5660 /90。CON E可望在评价聚合物材料燃烧性和阻燃性上代替或部分代替大型燃烧实验,并能进行阻燃机理及烟等方面的研究工作。 1、锥形量热仪 可模拟多种火情强度,测定聚合物材料的热释放速率等燃烧参数的CON E由六部分组成: ( 1)截断锥形加热器和有关控制电路; ( 2)通风橱和有关设备; ( 3)天平及试样架; ( 4)氧气和气体分析仪表; ( 5)烟测量系统; ( 6)有关的辅助设备。该仪器具有较宽的热辐射功率范围( 10 kW /m2~110 kW /m2)。锥形加热器可放置在试样的上方或与试样一起垂直放置,样品为100 mm× 100 mm,厚度不大于50 mm。高精度的氧分析仪是本仪器的核心部分,氧气的测量是在很窄的范围内( 18%~21% )进行的。用氦-氖激光束测定消光系数给

电池燃烧锥形量热仪

An experimental study on burning behaviors of18650lithium ion batteries using a cone calorimeter Yangyang Fu,Song Lu,Kaiyuan Li,Changchen Liu,Xudong Cheng,Heping Zhang* State Key Laboratory of Fire Science,University of Science and Technology of China,Hefei,Anhui230026,China h i g h l i g h t s Fire risks and behaviors of charged lithium ion batteries were investigated. The thermal runaway of charged lithium ion batteries was experimentally studied. The effects of state of charge on burning behaviors of LIBs were evaluated. The heat release rates of LIBs were experimentally measured. The internal generated oxygen accounts for up to13%of total heat release rate. a r t i c l e i n f o Article history: Received26May2014 Received in revised form 15August2014 Accepted7September2014 Available online16September2014 Keywords: Lithium ion battery Heat release rate Thermal runaway Thermal hazard Explosion a b s t r a c t Numerous of lithium ion battery?res and explosions enhance the need of precise risk assessments on batteries.In the current study,18650lithium ion batteries at different states of charge are tested using a cone calorimeter to study the burning behaviors under an incident heat?ux of50kW mà2.Several parameters are measured,including mass loss rate,time to ignition,time to explosion,heat release rate (HRR),the surface temperature and concentration of toxic gases.Although small quantities of oxygen are released from the lithium ion battery during burning,it is estimated that the energy,consuming oxygen released from the lithium ion battery,accounts for less than13%of total energy released by a fully charged lithium ion battery.The experimental results show that the peak HRR and concentration of toxic gases rise with the increasing the states of charge,whereas the time to ignition and time to explosion decrease.The test results of the fully charged lithium ion batteries at three different incident heat?uxes show that the peak HRR increases from6.2to9.1kW and the maximum surface temperature increases from662to934 C as the incident heat?ux increases from30to60kW mà2. ?2014Elsevier B.V.All rights reserved. 1.Introduction The lithium ion batteries(LIBs)have been widely used in elec-tronic products,vehicles and aerospace applications owing to their excellent features of high power capacity,stable voltage,long life cycle and low self-discharge[1,2].However,the LIBs?res and ex-plosions have occurred occasionally in the transportation because their thermal stability is sensitive to temperature,overcharging, extrusion and collision.For instance,the Asiana Airlines'B747 freighter crashed into the sea on July29,2011,killing two pilots,due to a cargo?re caused by LIBs[3].Therefore,to ensure the safety transportation of LIBs,it is worthwhile to study the burning be-haviors of LIBs. Previous researches have reported that the LIBs underwent thermal runaway reactions which lead to the combustion of or-ganics electrolyte and rupture under heating conditions[4,5].Jhu et al.[6]conducted a set of experiments in an adiabatic calorimeter and found that the charged LIBs were more hazardous than un-charged ones and the maximum surface temperature of the charged LIB could reach903 C.Roth et al.[7]showed that the thermal runaway reactions of LIBs were affected by the state of charge(SOC)using an accelerating rate calorimeter.Increasing SOC reduced the onset temperature of thermal runaway reactions and increased acceleration rate.Ribi e re et al.[8]demonstrated the?re-induced hazards of Li-ion polymer batteries using a Tewarson calorimeter.It was found that the HRR and toxic gases productions depended signi?cantly on the SOC.Golubkov et al.[9]concluded that the maximum surface temperature of LIBs with the format 18650was850 C as measured using a custom-designed test stand. The above researches have concentrated on the LIB burning *Corresponding author.Tel.:t8655163600572(of?ce). E-mail address:zhanghp@https://www.doczj.com/doc/138824213.html,(H. Zhang). Contents lists available at ScienceDirect Journal of Power Sources journal ho mep age:https://www.doczj.com/doc/138824213.html,/locate/jpo wsour https://www.doczj.com/doc/138824213.html,/10.1016/j.jpowsour.2014.09.039 0378-7753/?2014Elsevier B.V.All rights reserved. Journal of Power Sources273(2015)216e222

锥形量热仪的主要参数和实验标准浅析

锥形量热仪的主要参数和实验标准浅析 一、符合标准: 符合:GB/T16172、ISO 5660-1和-2、ASTM E 1354 、ASTM E 1740 、ASTM E 1550、ASTM D 5485 、ASTM D 6113、NFPA 271、NFPA 264 、CAN ULC 135 、BS 476 二、适用范围: 通过燃烧产物气流中氧气浓度计算出的氧气消耗量以及燃烧产物燃烧时热释放速率,材料的热释放速率也是材料燃烧性能中最重要的参数,比较准确地测量材料燃烧过程中的热释放速率,对于预测火灾危害及 其阻燃防治处理极为重要。 三、主要性能参数: 1、辐射锥:加热功率5kw, 辐射强度:100kw/m2,配有三个热电偶测量温度。 2、辐射屏蔽层:不燃材料制成,总厚度不超过12mm; 3、辐射控制:辐射控制系统能适当调节,能保持辐射锥热热电偶的温度控制在预设值的±10℃; 4、称重设备:为进口的高精度电子天平,称量500g,分辨率0.01g; 5、试样安装架:不锈钢制成,为一个方形敞口盘,上端开口106mmx106mm,深度25mm,厚度2.4mm; 6、定位架:采用厚度为1.9mm不锈钢制成的方盒,方盒内边的尺寸111mm,高度54mm,用于试验面的开口为94mmx94mm

7、排气系统:由离心风机、集烟罩、风机的进气和排烟管道以及孔板流量计组成 8、气体取样装置:取样泵、烟尘过滤器、除湿冷阱、排空的旁路系数、水分过滤器、CO2过滤器。 9、点火器:采用电火花点火器进行外部点火。 10、点火器计时器:视值分辨率:0.1s, 计时误差:1s/1H 11、气体分析仪以及关键部件均为原装进口。 12、带64为高精度板卡、电脑和8.4寸液晶显示,带TCP/IP和RS-232多种通讯接口选择 13、氧气测量:采用顺磁式氧气测量 13.1测量范围:0-25% 14、信号输出:4-20mA; 15、响应时间T90:≤2S; 16、环境温度:0-45℃; 17、相对湿度:<90%(无凝结); 18、线性度:<±0.1% O2; 19、零点漂移:0.05% O2(一周); 20、重复性:<±0.02% O2; 21、二氧化碳(CO2)测量:为IR红外线测量 22、测量范围:0-10% 23、重复性:<±1%

锥形量热仪试验燃烧模式特点的分析

锥形量热仪试验燃烧模式特点的分析 王继刚 高萍 滕彦 邓小波 于广和 孙玉泉 (山东省产品质量监督检验研究院 山东 济南 250033) [摘要]:采用熔融插层法制备了HIPS/OMMT复合材料,以纯HIPS和HIPS/OMMT纳米复合材料分别代表成炭聚合物和不成炭聚合物,在锥形量热仪试验下燃烧测试。分析了在锥形量热仪试验的点燃特征,火焰传播特征,温度变化特征以及聚合物裂解特征。通过锥形量热仪试验的特点的分析明确了不同结构的材料在锥形量热仪下的热响应特征是不同的,成炭聚合物在锥形量热仪燃烧模式下会表现出较好的阻燃性能。只有了解燃烧模式的特点才能更有效发展高效阻燃材料,这为阻燃材料的设计和研发开拓了新的思路。 [关键词]:锥形量热仪;燃烧模式;材料结构;阻燃性能 In this thesis, HIPS/OMMT composites (PLS) were prepared by the melt intercalation approach. HIPS and HIPS/OMMT represent the non-charing and charing materials, respectively. The cone calorimeter was used to assess the flammability of them. This study examines the burning modes of the cone calorimeter testing method. The burning test was experimentally analyzed in terms of burning mode based on burning environment, temperature field, flame propagation, heat transfer characteristics. Analysis showed that the response of material was diffent with diffent structure. By the cone calorimeter method,charing materials showed excellent flame retardant properties, in terms of peak HRR significantly reduced.Understanding the characteristics of combustion mode is important for us to develop efficient fire-retardant materials. Keyword: Cone Calorimeter,Burning Mode,material structure,flame retardancy 1前言 锥形量热仪法是由美国国家标准与技术研究院提出的一种用来测定材料释热速率的方法,该法可用于测定材料的引燃时间、热释放速率、质量损失速率、有效燃烧热、烟密度等参数。通过 上述参数,可研究小型阻燃试验结果与大型阻燃试验结果的关系,并能分析阻燃剂的性能和估计 阻燃材料在真试火灾中的危险程度,锥形量热仪试验越来越广泛的被应用到阻燃材料的测试和研 究中[1]。目前,对于材料阻燃性能的研究大多集中在材料学和化学角度,对火灾学方面的研究较 少。而材料的阻燃性能主要涉及到材料学和火灾科学两个方面的内容,应该从两个方面进行研究。 认识和掌握燃烧模式的特点以及不同材料的对火反应特征的不同,才能有效地发展高阻燃性能的 材料。本文从火灾学角度出发,选取成炭聚合物(HIPS/OMMT复合材料)和不成炭聚合物(HIPS)分别代表不同结构的材料,在锥形量热仪燃烧模式下对不同结构材料的对火反应特点进行了研 究,在此基础上详细分析了锥形量热仪试验燃烧模式的特点。 2实验部分 2. 1 原材料与仪器 蒙脱土(MMT),CEC:80mmol/100g,浙江丰虹粘土化工有限公司;十六烷基三甲基溴化铵,分析纯, 德国BASF 化工有限公司;高抗冲聚苯乙烯,镇江奇美PH-88。水浴装置,76211,上海标本模型厂;锥形量热仪,标准型,英国FTT 公司;双滚筒塑炼机,SK2160B,上海橡胶机械厂;25吨平板硫化机,XQLB2350×350,上海第一橡胶机械厂 2. 2 样品制备 2.2.1 有机蒙脱土(OMMT) 的制备 称取一定量MMT 置于四口烧瓶中(内有蒸馏水) ,在80℃恒温水浴中搅拌,将溶解的十六烷基三甲基溴

锥形量热仪的技术参数

锥形量热仪的技术参数 符合标准: ISO 5660, ASTM E 1354, ASTM E 1474, ASTM E 1740, ASTM F 1550, ASTM D 6113, NFPA 264, CAN ULC 135, BS 476 第15部分 适用范围: 锥形量热仪在防火测试领域是最重要的小型测试仪器。 产品详细: 评定材料和产品火灾特性时,热释放是核心测量参数。传统方法很难对热释放进行测量,近年研发的大型测试器(如家具)使用缺氧量热计技术,燃烧样品测试产生热量,使得测试热释放有了可能。 80年代早期,美国NIST员工(之前为NBS)决定研发实验室规模热释放测试仪,用以解决已有小型热释放测试的不足。当时的小型测试使用测定密闭空间内焓损失的方法。研发认定,缺氧量热计是最佳测试方法。这是根据经验观测而得,即材料燃烧释放热量总是和燃烧过程耗氧量成正比。这个仪器被称为锥形量热仪,名字来源于截短了的锥形加热器的形状,加热器用100 kW/m2 的热流辐射测试样品。 锥形量热仪可以部件形式购买,这样实验室如果需要特定测试,如热释放、质量损失、烟雾生成等,可以先买所需部件,之后再逐渐补充其它仪器到同一试验箱,成为完整规格仪器。这个灵活特性是锥形量热仪诸多优点中的一个。 完整系统包括: 1.锥形加热器-在截短的圆锥内,230V,5000W,热量输出为100 kW/m2 2.测试水平或垂直样品的装置 3.3个K类热电偶和3期PID温度控制器对温度进行调控 4.开合关闭机制-在测试前保护样品区域,保证初期质量测量稳定,操作员可以有额外时间在测试开始前进行系统检测。对于易燃的样品,如果没有开合关闭机制,很容易燃烧过早。这个额外时间对操作

锥形量热仪技术参数

锥形量热仪技术参数 1.全套设备应至少包括符合GB/T16172-2007、ISO5660-1/2/3/4-2002、ASTM E1354-2011等建筑材料热释放速率性能试验设备; 2.锥形量热仪包括试验装置、校准装置、烟密度测量装置、称重装置、气体分析柜装置、数据采集及标准测试软件组成; 3.辐射锥额定功率为5000W,由电加热管构成,内外锥壳内填充公称厚度为13mm、公称密度为1000kg/m3的耐热纤维; 4.辐射锥应能在试样表面提供高达100KW/m2的辐射照度,在暴露试样的正中部分50mm*50mm范围内,辐射照度应均匀,与中心辐射照度偏差不超过±2%; 5.点火电路采用一个不低于10KV的电火花点火器外部点火,火花塞的点火间隔为3±0.5mm,电火花点火位于试样中心13±2mm位置; 6.辐射锥装置安放于独立的控制柜上,表面为大理石台面,避免台面的磨损与划伤,该设计避免了风机震动,对于天平装置的干扰; 7.提供美国MEDTHERM GTW-10-32-485A水冷热流计校准,测量范围为0-100KW/M2,辐射接收靶为直径12.5mm的圆形,表面覆有无光泽黑色涂层,发射系数为0.96,并附带循环水冷却装置。 8.甲烷校准流量控制器,量程为0-20ml/min,精度不低于0.5%,在数字模式下的最大量程比可达1:187,5,反应灵敏,最低为200 msec; 9.烟密度测量装置由激光光源及硅光二极管接收装置组成; 10.氦氖激光光源,波长632.8nm,长时间稳定性:±2% 每8小时,噪音(RMS): <0.5% (30Hz-10MHz); 11.硅光二极管包含主探测器及辅助探测器,线性度》99.8%,不稳定度《0.1%; 12.排气系统由集烟罩、排气风机、孔板流量计、风机的进气及排气管道组成; 13.节流孔板内径为57±3mm,厚度1.6±0.3mm连接量程为0-500pa进口微差压传感器,可测量节流孔板前后压差; 14.微压差传感器精度RSS*( 恒温下) ±1.0%FS,非线性度±0.98%FS,迟滞0.1%FS,非重复性0.05%FS,量程为0-500pa; 15.称重装置量程为0-2000g,精度0.1g,内置称重传感器,测试中漂移量低于0.1g; 16.一体化预处理系统,包含隔膜泵、除水冷凝器、湿度报警器、精细过滤器以及蠕动泵装置; 17.一级过滤装置采用精细过滤器装置,滤芯过滤精度不低于0.5um; 18.★精密过滤器,过滤精度0.2um,包含湿度报警装置,当样气水分没有除尽,将自动报警,以免导致分析仪的损坏;

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