典型热塑性材料燃烧特性概述
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文件编号:RHD-QB-K5205 (安全管理范本系列)编辑:XXXXXX查核:XXXXXX时间:XXXXXX热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料火灾热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料火灾特点(4)示范文本操作指导:该安全管理文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的,并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。
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1.燃烧表面呈立体型热塑性高分子材料的粘流温度和分解温度比较低,而且燃烧热值比较高,引燃后燃烧放出大量热量很快将燃烧附近表面区域熔融、分解,使热塑性高分子材料(无论是成品、半成品,还是材料、制品的堆垛等)变形并使燃烧蔓延,燃烧表面呈不规则曲面形状。
因此,热塑性高分子材料火灾与普通固体(如主要由天然纤维素组成的物质)火灾相似,呈立体燃烧特性,有别于液体火灾的平面燃烧性。
2.燃烧表面疏水性由于热塑性高分子材料燃烧时的温度远超过其粘流温度和分解温度,而且熔融态高分子物质和分解产生的在燃烧温度下不气化的低分子量粘性物质一般难溶于水,因此燃烧表面物质类似于石蜡或沥青,与水的亲和力非常小,具有较大的疏水性。
3.燃烧迅速、蔓延快、燃烧表层温度高热塑性高分子材料的氧指数(OI)一般都比较低(大都低于21%),而且燃烧热值和火焰温度非常高(如聚乙烯热值46KJ/g、火焰温度2120℃),比煤和木材的热值高许多(煤和木材热值分别为23KJ/g、15KJ/g,木材火焰温度800℃),当被引燃后,短时间内就会放出大量热量,促使高分子物质不断分解、燃烧,而且随着燃烧的不断进行,放出的热量更多,热塑性高分子材料很快就会出现大面积熔融并加速分解、燃烧,使火焰区域和燃烧表面不断扩大,火场温度不断升高,火灾很快就会发展到猛烈程度,并向周围快速发展蔓延。
从火灾发生、被发现、报警,到消防队接警、出动、到达火灾现场,一般至少要经过10分钟以上。
tpu材料燃烧特征
1TPU材料的烧焦特征
TPU(热塑性聚氨酯)是一种特殊的聚合物材料,它的应用非常广泛。
由于其免维护,耐磨损和耐热的特性,它在医疗,运动用品,汽车和航空等领域都得到了广泛应用。
与其他聚合材料相比,TPU材料在燃烧方面表现出一些独特的特征。
首先,TPU材料在高温时会出现熔化,但不会燃烧。
TPU熔化温度比PU材料高,熔融温度可达200-210度,而它会以流状物体非常有规律的形式流淌出来,而不会散发烟雾或火焰。
其次,与其他聚合材料相比,TPU材料的可燃性相对较低。
焚烧TPU材料的熔化温度比其他类似材料的要低,且不会产生危险的烟雾和有毒气体,因此可以更有效地抑制可燃性燃烧物,减缓可燃性燃烧物的扩散。
同时,TPU材料以触媒作用而燃烧,其安全性相比其他聚合材料更高。
TPU材料在易燃的因素激发下具有可控的燃烧特性,可以减少消毒物质的毒作用,从而获得更好的实验结果。
总的来说,TPU材料具有一系列独特的燃烧特性,尤其是可燃性低,熔融时不会发生燃烧,以及燃烧过程中不会发生含有毒烟雾的特点,使TPU材料得到了广泛应用。
典型热塑性材料燃烧特性概述热塑性材料由于其具有加工方便、质量轻、防水、防腐蚀且价格低廉等优点,已被广泛用于家具、内装修及建筑外保温等领域。
然而,由于热塑性材料特殊的物理化学性质,受热易软化熔融并产生滴落或流动,形成壁面火或油池火,从而加快火灾蔓延速度,扩大火灾面积,极大地提高了火灾危险性。
1 热塑性材料火灾危险性热塑性材料在现代人类日常生产生活中扮演着十分重要的角色,以室内装饰材料为例有:用于顶棚装修的木龙骨、泡沫塑料板;用于墙面装修的可燃墙纸、墙布;用于地面装修的地毯;用于隔断装修的胶合板、纤维板;用于沙发、卧具的聚氨酯泡沫塑料等。
由于含有C、H、O等助燃性元素,大部分热塑性材料都具有热解性和燃烧性,可见热塑性材料在给予人们方便美观的同时,也增加了建筑的火灾荷载,带来了巨大的火灾隐患。
近年来国内许多大型火灾事故都与热塑性材料密切相关。
例如:1、2000年12月25日晚,河南洛阳东都商厦发生特大火灾,309人死亡,直接经济损失275万元。
火灾是因该商厦地下一层非法施工、施焊,人员违章作业,电焊火花溅落到地下二层家具商场的沙发和塑料泡沫等物品上造成的。
2、2009年2月9日晚,央视新大楼北配楼发生火灾,直接经济损失1。
6亿元,造成了严重恶劣的社会影响,其主要原因是外立面保温材料(热塑性材料)被烟花引燃,可燃物熔融燃烧后向下流淌,形成了火势由上向下、由外向内蔓延的特殊燃烧现象。
热塑性材料火灾危害性表现在四个方面:一是增加建筑物火灾荷载;二是火焰可通过可燃物表面蔓延,热塑性材料还会形成流动的液体,扩大了火灾范围;三是加速火灾到达轰燃时间;四是热塑性材料燃烧产生的大量有毒性气体和烟雾。
2 研究现状热塑性材料参与的火灾过程是极为复杂的,不仅与材料的热解机理、点燃特性和火蔓延特性有关,而且与室内环境包括室内的温度、热辐射强度和烟气流动等因素密切相关[2]。
目前国内外针对几种典型热塑性材料如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)和PVC(聚氯乙稀)的研究主要有:2.1 小尺寸模拟实验早期对热塑性材料的研究工作大多针对PMMA和PU等在燃烧过程中不会出现熔融流淌行为的材料,所得结论并不适用于大多数典型热塑性材料。
热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料的热转变特性In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料的热转变特性与燃烧形式(3)参考文本使用指引:此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。
1.热塑高分子材料的热转变特性热塑性高分子材料在较低温度下都为刚性固体,按照是否结晶可分为结晶和非结晶(无定性)热塑性高分子材料。
随温度升高,非结晶热塑性高分子材料先是在达到玻璃化温度(Tg)后发生软化、进入高弹态(类似皮革状),然后温度继续升高,达到粘流温度(Tf)后处于粘流态。
结晶度较低(小于40%)的热塑性高分子材料,随温度升高,先在达到Tg后发生软化、进高弹态,然后温度继续升高,达到熔点(Tm)后成为粘性流体。
结晶度较高(大于40%)的热塑性高分子材料,温度升高到Tg后不软化,达到Tm后才熔化为粘性流体。
如果结晶高分子材料的分子量足够大(如超高分子量聚乙烯),无定性部分的Tf会大于结晶部分的Tm,那么温度升高到Tm后,先是成为高弹态,只有在温度超过Tf后才成为粘性流体,此时如果温度继续升高、达到分解温度(Td),热塑性高分子材料将发生化学分解。
一般情况下,大多数热塑性高分子材料的Tg小于150℃,Tm小于200℃,Tf小于250℃,Td小于350℃。
保温材料XPS燃烧性能的研究进展作者:鲁玉鑫杨虓熙来源:《消防界》2021年第09期摘要:XPS是包覆在建筑物外壁的有机保温材料,用于保温或隔热。
然而,XPS极易燃烧,导致火灾事故频发。
为了解XPS燃烧性能,减少火灾事故,详细介绍了XPS的引燃特性、火焰蔓延特性和热释然速率特性,展望了研究XPS燃烧性能的发展方向。
关键词:XPS;引燃特性;火蔓延特性;热释放速率挤塑聚苯乙烯(XPS)作为外保温系统的核心材料,具有低电导率、质地轻、高强度等特点,被广泛应用于建筑领域。
然而,近年来,由外墙保温材料引起的火灾事故频发,其中有大众熟知的中央电视台北配楼火灾和上海静安区教师公寓火灾,外墙保温材料的安全问题成为了焦点[1]。
许多学者对外墙保温材料的火灾特性进行了研究,发现在保温材料中XPS是最具有火灾危险性的材料之一。
为此,本文综述了XPS燃烧性能的相关研究成果。
一、XPS的引燃特性(一)引燃温度孟庆璇[2]等选用DW-2A型点燃温度测定仪对XPS的点燃温度进行测定,测得其点燃温度约为380℃。
陈建功[3]等采用同样仪器测量,发现XPS的点燃温度约为379℃。
根据上述二者实验结果,可以得出XPS的引燃温度大约在380℃左右。
然而,An W[4]通过实验研究发现,保温材料的热穿透厚度随外界热辐射热量的增大而减小。
由此我们可以得出,点燃时当外界热通量越大时,材料的热穿透厚度就越小,则能热解出来的可燃气体就越少;然而热量一定,可燃气体的质量减少,其对应的燃烧温度就会增大,所以此时保温材料的引燃温度就会提升。
因此,保温材料的引燃温度随外界热通量的增大而增大。
(二)点燃时间安伟光[5]等通过实验测得XPS的点燃时间都随试样厚度的增大而增长,在定量上分析是由于材料厚度较大,点燃时容易受热收缩,从而不易产生火焰。
为了分析点燃时间与材料厚度的关系,通過实验数据和推导得到引燃时间的公式为。
综上分析,XPS在小尺寸实验下的引燃温度大约在380℃左右;同时,XPS的引燃温度与热辐射通量成正比关系;另外,XPS的引燃时间符合拟合推导公式。
塑胶燃烧鉴别知识点总结塑胶作为一种常见的工业材料,其使用广泛,但由于其可燃性,在使用和储存过程中可能会引发火灾。
因此,对于塑胶燃烧鉴别知识点的了解和掌握,对于预防火灾和有效处置火灾事件具有重要意义。
本文将对塑胶燃烧鉴别知识点进行总结,希望能够为相关行业人员提供帮助。
一、塑胶的分类和燃烧特点塑胶按照来源和成分的不同可以分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)等,其特点是可融化重复利用,易于加工成型。
而热固性塑料如酚醛树脂、环氧树脂等则不易熔化。
不同种类的塑胶在燃烧过程中会产生不同的燃烧特点,在进行燃烧鉴别时需要重点关注这些特点。
二、热塑性塑料的燃烧鉴别知识点1. 聚乙烯(PE)的燃烧特点:聚乙烯是一种常见的热塑性塑料,其燃烧时燃烧速度较快,产生明亮的火焰,燃烧后产生并发出大量黑烟,燃烧过程中会有滴烧现象。
2. 聚丙烯(PP)的燃烧特点:聚丙烯的燃烧速度较快,火焰呈现蓝色,燃烧时产生黑色的烟气,有滴烧现象。
3. 聚苯乙烯(PS)的燃烧特点:聚苯乙烯是一种易燃塑料,燃烧时产生明亮的火焰,火焰呈现黄色,有滴烧现象,燃烧后产生大量黑色烟雾。
4. 聚氯乙烯(PVC)的燃烧特点:聚氯乙烯是一种难燃塑料,燃烧时火焰呈现黄色,燃烧速度较慢,燃烧后产生黑色烟雾,且产生酸味。
5. 聚碳酸酯(PC)的燃烧特点:聚碳酸酯是一种难燃的塑料,燃烧时火焰呈现黄色至橙色,燃烧速度较慢,产生黑色烟雾。
三、热固性塑料的燃烧鉴别知识点热固性塑料往往因为其特殊的结构和成分,在燃烧时会产生较为特殊的燃烧特点,对于热固性塑料的燃烧鉴别需要特别关注以下几点:1. 酚醛树脂的燃烧特点:酚醛树脂燃烧时火焰呈现蓝色或白色,燃烧速度较慢,燃烧完全后会留下黑色烟灰。
2. 环氧树脂的燃烧特点:环氧树脂在燃烧时火焰呈现蓝色,燃烧速度较慢,产生黑色烟雾。
四、塑胶燃烧鉴别的常见方法1. 观察火焰颜色:不同种类的塑胶在燃烧时产生的火焰颜色有所不同,可以通过观察火焰的颜色来初步判断塑胶的种类。
10种常用热塑性塑料简介PP1.1性能和用途PP( Polypropylene聚丙烯)是与我们日常生活密切相关的通用树脂,是丙烯最重要的下游产品,世界丙烯的 50%,我国丙烯的 65%都是用来制聚丙烯。
聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂,总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。
PP是结晶性塑料,一般为呈不规则圆形表面有蜡质光泽白色颗料。
密度0.9-0.91g/cm3,是塑料中最轻的一种。
有较明显的熔点,根据结晶度和分子量的不同,熔点在 170℃左右,而其分解温度在 290℃以上,因而有着很宽的成型温度范围,成型收缩率1.0-2.5%。
PP的使用温度可达100℃,具有良好的电性能和高频绝缘性,且不受湿度影响。
但低温下易脆,不耐磨,易老化。
适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。
此外,用 PP料制做的铰链产品具有突出的耐疲劳性能。
1 .2成型注意事项PP的吸湿性很小,成型前可以不要干燥,如果存储不当,可在 70℃左右干燥 3小时。
成型流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔,凹痕,变形。
冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热。
PP在成型时要特别注意控制原料的熔化时间,PP长期与热金属接触易分解。
易发生融体破裂,料温低方向方向性明显,低温高压时尤其明显。
模具温度方面,在低于 50℃度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,在 90℃以上易发生翘曲变形。
塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。
PE2.1性能和用途PE( Polyethylene聚乙烯),有高密度聚乙烯(低压聚合),低密度聚乙烯(高压聚合),线形低密度聚乙烯,超高分子量聚乙烯等多种,密度在 0.91-0.97 g/cm3之间,成型收缩率为1.5-3.6%。
熔点在 120-140℃左右,分解温度在 270℃以上。
PE的耐腐蚀性,电绝缘性 (尤其高频绝缘性 )优良,并可以通过氯化、辐照、玻璃纤维等改性增强。
高密度聚乙烯的熔点、刚性、硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;低密度聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨。
热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料火灾特点(4)1.燃烧表面呈立体型热塑性高分子材料的粘流温度和分解温度比较低,而且燃烧热值比较高,引燃后燃烧放出大量热量很快将燃烧附近表面区域熔融、分解,使热塑性高分子材料(无论是成品、半成品,还是材料、制品的堆垛等)变形并使燃烧蔓延,燃烧表面呈不规则曲面形状。
因此,热塑性高分子材料火灾与普通固体(如主要由天然纤维素组成的物质)火灾相似,呈立体燃烧特性,有别于液体火灾的平面燃烧性。
2.燃烧表面疏水性由于热塑性高分子材料燃烧时的温度远超过其粘流温度和分解温度,而且熔融态高分子物质和分解产生的在燃烧温度下不气化的低分子量粘性物质一般难溶于水,因此燃烧表面物质类似于石蜡或沥青,与水的亲和力非常小,具有较大的疏水性。
3.燃烧迅速、蔓延快、燃烧表层温度高热塑性高分子材料的氧指数(OI)一般都比较低(大都低于21%),而且燃烧热值和火焰温度非常高(如聚乙烯热值46KJ/g、火焰温度2120℃),比煤和木材的热值高许多(煤和木材热值分别为23KJ/g、15KJ/g,木材火焰温度800℃),当被引燃后,短时间内就会放出大量热量,促使高分子物质不断分解、燃烧,而且随着燃烧的不断进行,放出的热量更多,热塑性高分子材料很快就会出现大面积熔融并加速分解、燃烧,使火焰区域和燃烧表面不断扩大,火场温度不断升高,火灾很快就会发展到猛烈程度,并向周围快速发展蔓延。
从火灾发生、被发现、报警,到消防队接警、出动、到达火灾现场,一般至少要经过10分钟以上。
因此,消防队达到火场时,热塑性高分子材料火灾一般已经扩大蔓延,并发展到大面积猛烈燃烧阶段。
另外,高分子材料的导热系数与可燃液体相比要低很多,热塑性高分子燃烧部位表面虽呈粘流态,但燃烧表面内部仍呈高弹态或刚性固态,导热系数仍然比较低,因此,热塑性高分子材料燃烧时热量向内部传递较可燃液体燃烧时热量向内部传递慢,燃烧表层温度比可燃液体燃烧表层温度高得多。
tpo阻燃等级-概述说明以及解释1.引言1.1 概述TPO阻燃等级是指热塑性聚烯烃(Thermoplastic Polyolefin,简称TPO)材料的阻燃性能评定等级。
作为一种新型阻燃材料,TPO材料在建筑、汽车、电子等各个领域得到了广泛的应用。
由于TPO材料可替代传统的橡胶和塑料材料,具有较低的成本、良好的耐候性和优异的热稳定性,因此受到了越来越多的关注。
TPO阻燃等级的定义对于材料选择和使用具有重要的指导意义。
阻燃等级一般采用火焰传播速率和烟雾生成量等参数来评估材料的阻燃性能。
根据不同的国家和地区标准,TPO阻燃等级通常分为多个级别,从低到高分别表示材料的阻燃性能逐渐提高。
这些等级不仅能够指导材料的选择,还能够帮助设计者和使用者评估材料的安全性和可靠性。
在本文中,将介绍TPO阻燃等级的定义以及测试方法。
通过了解TPO 阻燃等级的概念和评定方法,读者可以更好地理解TPO材料在阻燃性能方面的特点,并在实际应用中根据需要选择合适的阻燃等级,确保材料的安全性和可靠性。
此外,文章还将探讨TPO阻燃等级的重要性和未来的发展方向,旨在为相关领域的科研人员和工程师提供有益的参考和借鉴。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:在本文中,将对TPO阻燃等级进行全面研究和分析。
文章将按照以下结构进行展开:第一部分是引言部分。
首先,我们将概述TPO阻燃等级的背景和相关重要性。
其次,我们将介绍本文的结构安排,以及每部分的内容概要。
最后,我们将明确本文的目的,为读者提供清晰的指导和期望。
第二部分是正文部分。
首先,我们将详细定义TPO阻燃等级的概念,并介绍其相关特点和要素。
其次,我们将介绍TPO阻燃等级的测试方法,并分析不同测试方法的优缺点。
我们将通过案例研究和实验数据来支持我们的观点,并对结果进行深入剖析。
第三部分是结论部分。
首先,我们将重点讨论TPO阻燃等级的重要性,并对其在实际应用中的意义进行总结和归纳。
常用塑料焚烧鉴识方法塑料资料特征塑料的焚烧鉴识塑料名称硝化纤维素聚脂树脂ABSSAN(AS)乙基纤维素PEPOMPP醋酸纤维素醋酸丁酸纤维素醋酸丙酸纤维素聚醋酸乙烯聚乙烯醇缩丁醛PMMAPS酚醛 (木粉 )酚醛 (布基 )酚醛 (纸基 )PC尼龙 NYLON(PA)脲甲醛树脂三聚氰氨树脂焚烧难易离火后能否熄灭极易持续燃焚烧简单持续焚烧自熄持续焚烧迟缓焚烧迟缓自熄难自熄火焰状态塑料变化状态气味--快速焚烧完--黑烟轻轻膨胀 ,有时开裂苯乙烯气味黄色融化 ,烧焦特别融化 ,起泡 ,比聚苯乙烯易浓黑烟特别聚丙稀氰味燃上端蓝色特别气味白腊焚烧味上端黄色 ,下端--激烈刺激甲醛 .鱼腥味蓝色熔融滴落石油味醋酸味有少许黑烟丁酸味暗黄色熔融滴落焚烧丙酸味黑烟融化醋酸味黑烟熔融滴落特别气味浅蓝色 ,顶端白色消融起泡激烈腐化花果 .蔬菜臭橙黄色 ,浓黑烟呈炭飞扬融化 ,起泡特别苯乙烯单体会--木材和苯酚味膨胀 ,开裂布和苯酚味黄色少许黑烟纸和苯酚味黑烟炭飞扬熔融起泡激烈气味花果臭蓝色 , 上端黄色熔融滴落 ,起泡羊毛指甲烧焦味黄色 ,顶端淡蓝色膨胀 ,开裂 ,焚烧处变白色特别气味 , 甲醛味淡黄色氯化聚醚飞溅 , 上端黄色 ,底蓝色 ,浓黑烟熔融 ,不增添特别聚苯醚熄灭浓黑烟花果臭熔融聚砜黄褐色烟略有橡胶焚烧味聚氯乙烯黄色 ,下端绿色白烟刺激性酸味氯乙烯 - 醋酸乙烯共聚物离火即灭暗褐色融化特别气味聚偏氯乙烯很难黄色 , 端部绿色聚三氟氯乙烯不燃--------聚四氟氯乙烯塑料资料特征什么是塑料?塑料是在必定条件下,一类拥有可塑性的高分子资料的通称,一般依据它的热熔性把它们分红:热固性塑料和热塑性塑料。
它是世界三大有机高分子资料之一(三大高分子资料是塑料,橡胶,纤维)。
塑料的英文名是plastic,俗称:塑胶。
塑料的种类众多,工艺众多,本资料只介绍一点注塑用的塑料资料。
为何有人称塑料为树脂?人类最早认识的高分子资料都是树皮割破后流出的液体的提取物,呈黏稠状,也就是说它是树中提取的脂。
800字的一般pet材料的阻燃等级介绍:
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料是一种广泛使用的热塑性树脂,具有高强度、高耐化学性、高透明度和高阻燃性等优良特性。
在火焰或高温下,PET材料可以通过内部的降解过程和表面的热解反应来降低火灾风险,这就是其阻燃性的体现。
在一些特殊的领域,如电气/电子领域,甚至需要达到更高的阻燃性能,如UL94V阻燃测试。
根据GB/T18380-2008标准,阻燃电线可以分为ZA、ZB、ZC三种等级,适用于不同的场合和需求。
在实际应用中,PET材料的阻燃性能可以通过以下两种方法进行评估:
1. 阻燃测试:通过标准测试方法评估PET材料的阻燃性能,例如UL94测试、烟雾测试、熔滴测试等。
UL94测试是国际公认的聚合物可燃性等级标准,适用于电气/电子领域,包括燃烧速度、燃烧时间、抗滴能力等。
具体测试方法可以按照相应的标准进行。
2. 实际应用:在实际应用中,可以通过观察PET材料的燃烧情况来评估其阻燃性能。
例如,在电气/电子领域,可以通过观察PET 材料在火焰中的燃烧速度、火焰蔓延情况和滴珠是否燃烧等来评估其阻燃性能。
一般来说,PET材料的阻燃性能可以达到UL94-V0级,这是目前最高的阻燃等级。
在选择PET材料时,可以根据具体应用的需求选择合适的阻燃等级。
同时,为了获得最佳的阻燃性能,在使用PET材料时,应注意避免过度加热和火焰接触,以防止材料燃烧。
The so-called inner happiness is the happiness that a person feels when he leads a healthy, normal andharmonious life.勤学乐施天天向上(页眉可删)热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——高分子材料分类(2)从广义上讲,高分子材料包括有机高分子材料(天然和合成)和无机高分子材料。
有机高分子材料一般可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂以及功能高分子材料和高分子生物材料等;无机高分子材料一般包括水泥、玻璃、陶瓷等。
由于习惯的原因,高分子材料一般是指有机高分子材料。
由于涂料和胶粘剂使用前一般为液态且成型后为涂膜状物质涂覆在其他材料表面上,很少单独作为材料使用,而且功能高分子材料和高分子生物材料数量特别少,因此高分子材料在大多数场合下指的是塑料、橡胶、纤维三大类材料。
本文所指的高分子材料仅指塑料、橡胶和纤维。
按高分子材料受热后形态性能表现,可分为热塑性和热固性高分子材料。
热固性高分子材料成型后分子呈交联网状结构,不熔不溶,受热后只能分解,不能软化,不能回复到可塑状态。
热塑性高分子材料成型后分子呈线形结构,在一定条件(温度、压力)下可塑成一定形状并在常温下保持其形状,而且还可在特定的温度范围内反复加热软化、冷却固化,加工成型方便,有利于制品再生。
因此,热塑性高分子材料用途非常广、产量非常大(占所有高分子材料的80%以上),而且从事这类高分子材料生产、经营、储存的单位非常多。
因此,在高分子材料火灾中,绝大部分是热塑性高分子材料火灾。
常见的热塑性高分子材料有:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、氯氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯氰、聚甲醛、聚氧化乙烯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙燃酸酯、聚乙酸乙烯酯、乙基纤维素、硝酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、尼龙等。
常见的热固性高分子材料有不饱和聚酯、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃橡胶、有机硅橡胶等。
编订:__________________审核:__________________单位:__________________热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料的热转变特性与燃烧形式(3)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号:KG-AO-1909-84 热塑性高分子材料火灾特性及扑救对策——热塑性高分子材料的热转变特性与燃烧形式(3)使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。
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1.热塑高分子材料的热转变特性热塑性高分子材料在较低温度下都为刚性固体,按照是否结晶可分为结晶和非结晶(无定性)热塑性高分子材料。
随温度升高,非结晶热塑性高分子材料先是在达到玻璃化温度(Tg)后发生软化、进入高弹态(类似皮革状),然后温度继续升高,达到粘流温度(Tf)后处于粘流态。
结晶度较低(小于40%)的热塑性高分子材料,随温度升高,先在达到Tg后发生软化、进高弹态,然后温度继续升高,达到熔点(Tm)后成为粘性流体。
结晶度较高(大于40%)的热塑性高分子材料,温度升高到Tg后不软化,达到Tm后才熔化为粘性流体。
如果结晶高分子材料的分子量足够大(如超高分子量聚乙烯),无定性部分的Tf会大于结晶部分的Tm,那么温度升高到Tm后,先是成为高弹态,只有在温度超过Tf后才成为粘性流体,此时如果温度继续升高、达到分解温度(Td),热塑性高分子材料将发生化学分解。
常见PP、PE、PU、PVC、ABS等材料的物理化学特性及应用一、名称PP:聚丙烯PE:聚乙烯PU:聚氨酯PVC:聚氯乙烯ABS:丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物PS:聚苯乙烯PSA:苯乙烯-丙烯腈共聚物PVDF:聚偏氟乙烯PC:聚碳酸酯EVA:乙烯-醋酸乙烯共聚物----------------------------------二、材料特性及应用PP:聚丙烯PP是一种半结晶性材料。
它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。
由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。
PP的维卡软化温度为150℃。
由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。
PP不存在环境应力开裂问题。
通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
PP的流动率MFR范围在1~40。
低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。
对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。
由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。
并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。
加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。
均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐性、抗溶解性。
然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。
PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
聚丙烯(PP)是常见塑料中较轻的一种,其电性能优异,可作为耐湿热高频绝缘材料应用。
PP属结晶性聚合物,熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0%-1.5%)。
PP在熔融状态下,用升温来降低其粘度的作用不大。
因此在成型加工过程中,应以提高注塑压力和剪切速率为主,以提高制品的成型质量。
各种塑胶燃烧特性:序号非透明塑料比重(G/CM)软化温度燃烧性自熄性火焰颜色燃烧味燃烧时特性1.ABS 1.02-1.06 104 很容易非黄火带烟橡胶甜味软化变黑,起泡"2.HDPE 0.95 120 容易非黄顶蓝火腊味溶时有着火漏滴3.HIPS 1.05 75 容易非黄火带黑烟花香味溶化,起泡"4.LOPE 0.91 1.4 容易非黄顶蓝火腊味溶时有着火漏滴5.PA6 1.12 220 容易是黄边蓝火烧头发味溶时泡沫6.PBT 1.31 225 容易大都是白光带烟有气味溶时有着火漏滴7.PTEPC 1.4 260 容易是黄火有气味溶时有着火漏滴8.POM 1.42 1.4 不容易非淡蓝火刺鼻,引起泪水溶时有着火漏滴"9.PP 0.9 79-113 容易非黄顶蓝火腊昧溶时有着火漏滴10.PPO 1.06 8.-1.6 容易非黄火带烟甜花香乌黑残余物11.PPS 1.4 282 因难是无火硫磺味烧黑起泡12.UPVC 1.40-1.5 66-92 不很容易是黄火酸味软化变黑序号透明塑料比重软化温度烧烧性自熄性火焰颜色燃烧味燃烧时特性"13 GPPS 1.04 78-86 容易非黄火带黑烟花香味熔化,起泡""14 PC 1.2 1.5 不很容易是黄火带烟电木味软化起泡,炭化"15 PETPA 1.38 230 容易是光黄火甜酸味变黑有着火漏滴16 PMMA 1.19 60-88 容易非黄顶蓝火带烟水果味溶化起泡17 SAN 1.08 66-96 容易非黄火带烟花甜味变黑有泡其它特性;序号料名烘料温度(0C)烘料时间(hr)适当模温(0C)可塑化料温(0C)密度(g/cm3)收缩率(%)热变形温度(0C)1.PVC(S) 60~70 1~2 50~70 140~180 / (1.5~) N-A2.PVC(H) 60~70 1~2 50~70 150~180 (1.4)(0.3) N-A3.LDPE 70~80 1~2 20~50 160~240 (0.92)(1.5~) 35-504.HDPE 70~100 1~2 20~70 200~280 (0.96)(1.5~) 40-755.PP 70~90 1~2 20~50 200~300 (0.90)(0.8) 60-1006.PS 70~80 1~2 20~70 180~260 (1.05)(0.4) 70-857.ABS 80~100 2~ 40~80 180~260 (1.05)(0.6) 80-958.AS(SAN) 80~100 2~ 40~70 210~260 (1.07)(0.4) 85-959.PMMA 80~90 3~ 50~90 180~250 (1.19)(0.4) 90-10510.EVA 40~60 1~ 20~55 130~150 (0.93)(1.0~) N-A11.POM 80~ 2~ 40~120 185~230 (1.4)(1.8~) 17212.PA-6 70~ 4~ 40~ 260~290 (1.04)(0.4~) 18013.MPPO 70~100 2~4 60~120 220~310 (1.06)(0.6) N-A14.PC 120~ 2~4 80~100 270~310 (1.2)(0.6) 13715.PET 130~ 4~ 60~100 250~280 (1.33)(0.3) 6716.PBT 130~ 3~4 60~90 230~260 (1.3)(1.7) 15217.PSU 160~ 3~ 120~160 320~360 (1.25)(0.7) 17918.PPS 130~ 1~3 120~160 290~330 (1.35)(1.1) N-A19.PES 180~ 3~ 50~90 340~390 (1.37)(0.8) 20820.PEEK 150~ 3~ 140~180 350~400 (1.30)(1.1) N-A21.ABS/PC 100~ 2~ 130~170 240~270 (1.18)(0.6) N-A。
典型热塑性材料燃烧特性概述热塑性材料由于其具有加工方便、质量轻、防水、防腐蚀且价格低廉等优点,已被广泛用于家具、内装修及建筑外保温等领域。
然而,由于热塑性材料特殊的物理化学性质,受热易软化熔融并产生滴落或流动,形成壁面火或油池火,从而加快火灾蔓延速度,扩大火灾面积,极大地提高了火灾危险性。
1 热塑性材料火灾危险性
热塑性材料在现代人类日常生产生活中扮演着十分重要的角色,以室内装饰材料为例有:用于顶棚装修的木龙骨、泡沫塑料板;用于墙面装修的可燃墙纸、墙布;用于地面装修的地毯;用于隔断装修的胶合板、纤维板;用于沙发、卧具的聚氨酯泡沫塑料等。
由于含有C、H、O等助燃性元素,大部分热塑性材料都具有热解性和燃烧性,可见热塑性材料在给予人们方便美观的同时,也增加了建筑的火灾荷载,带来了巨大的火灾隐患。
近年来国内许多大型火灾事故都与热塑性材料密切相关。
例如:
1、2000年12月25日晚,河南洛阳东都商厦发生特大火灾,309人死亡,直接经济损失275万元。
火灾是因该商厦地下一层非法施工、施焊,人员违章作业,电焊火花溅落到地下二层家具商场的沙发和塑料泡沫等物品上造成的。
2、2009年2月9日晚,央视新大楼北配楼发生火灾,直接经济损失1。
6亿元,造成了严重恶劣的社会影响,其主要原因是外立面保温材料(热塑性材料)被烟花引燃,可燃物熔融燃烧后向下流淌,形成了火势由上向下、由外向内蔓延的特殊燃烧现象。
热塑性材料火灾危害性表现在四个方面:
一是增加建筑物火灾荷载;
二是火焰可通过可燃物表面蔓延,热塑性材料还会形成流动的液体,扩大了火灾范围;
三是加速火灾到达轰燃时间;
四是热塑性材料燃烧产生的大量有毒性气体和烟雾。
2 研究现状
热塑性材料参与的火灾过程是极为复杂的,不仅与材料的热解机理、点燃特性和火蔓延特性有关,而且与室内环境包括室内的温度、热辐射强度和烟气流动等因素密切相关[2]。
目前国内外针对几种典型热塑性材料如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)和PVC(聚氯乙稀)的研究主要有:
2.1 小尺寸模拟实验
早期对热塑性材料的研究工作大多针对PMMA和PU等在燃烧过程中不会出现熔融流淌行为的材料,所得结论并不适用于大多数典型热塑性材料。
近年来,对于热塑性材料熔融滴落等燃烧行为的研究逐渐开展起来,主要通过多种热分析仪器如锥形量热仪、热重仪,测得材料的热释放速率、辐射热通量、质量损失速率、发烟量、烟气毒性、减光性以及点燃特性等,以分析典型热塑性材料的热解动力学行为。
但由于聚合物自身的化学特性,无法保证材料各动力学参数的完全一致。
国内外专家有关热塑性材料燃烧特性和规律的理论与实验研究成果非常丰富。
如Ohlemiller等人利用小尺寸实验对聚合物粘性对熔融流动与可燃性进行了研究,研究了点火源与材料的间距、点火源的高度和材料与底部距离对火灾过程的影响。
青岛科技大学张军在早期研究工作的基础上,对常见的热塑性材料的燃烧行为进行了实验研究,初步分析了熔融流动对向上火蔓延规律的影响,并且提出了利用锥形量热仪确定热塑性材料导热系数的方法。
但是小尺寸实验与实际火灾情况差距相去甚远,只能为理论研究提供实验条件下的数据,适用于特定条件下热塑性材料燃烧性能之间的对比,不能作为材料在实际火场中燃烧行为的评估标准。
2.2 大尺寸模拟实验
由于热塑性材料特殊的物理化学性质,燃烧过程中可能出现熔融、滴落、坍塌等现象,而小尺寸实验无法完全展现出来,不能反映真实火灾情况。
因此专家学者也设计并开展了一系列大尺寸的模拟实验,深入了解和分析热塑性材料的火灾行为。
如Sherratt等人搭建了 Sedan and Kebab实验装置对热塑性材料进行火灾研究,指出材料滴落形成的油池火极大的增大了热塑性材料燃烧过程中的热量释放,并阐述了油池火与本体材料燃烧的相互促进作用。
徐亮、谢启源等人利
用ISO9705实验平台及其配套装置,对PP、PE、PS、PMMA等热塑性材料在敞开空间条件下的燃烧行为进行了初步的实验研究。
程旭东等人基于ISO9705设计并搭建实验平台,分析研究了不同火灾工况条件下的受限空间内热塑性材料燃烧行为的变化规律,并考虑样品厚度、通风状况等影响因素,建立受限空间内热塑性材料特殊燃烧行为的特征参数预测模型,与真实火灾条件下的实验结果进行了比较。
火灾环境中热塑性材料燃烧行为比普通固体材料要复杂很多,它在受热时会经历熔融、热解、气化等过程,形成流动液体,导致壁面火和油池火两种燃烧形式同时存在且相互影响。
其融流特性会增加火灾的危害程度,也可能通过流动行为减少火源附近可燃物的荷载从而限制火灾发展。
因此热塑性材料的火灾行为是十分复杂多变的,受环境因素的影响比热固性材料大得多,而热塑性材料的燃烧模型研究工作尚处于起步阶段,目前的研究也仅局限于小尺寸的二维热解过程,尚未建立成熟的热塑性材料燃烧模型。
3 典型热塑性材料热解特性
热塑性材料的燃烧过程可以划分为五个阶段:加热溶融、热分解、着火、燃烧和火焰传播。
热塑性材料受热后温度升高,发生软化并熔融,其升温速率和材料的比热容、热导率以及材料发生物理化学变化过程吸收或放出热量的大小有关系;当温度升高到热分解或降解温度时,材料内部化学键开始断裂,生成可燃挥发物;热分解生成的可燃的挥发性气体在氧气充分的条件下,就可能受热着火;着火后能否维持持续的燃烧则取决于燃烧净值,即材料单位质量的燃烧热与加热单位相邻区域材料到达燃烧状态所需要的热量之差;材料继续燃烧时,首先发生燃烧的表层材料的燃烧火焰会向周围扩散。
在这五个阶段中,加热熔融及热分解阶段决定了材料在火灾中的滴落流淌性能[1]。
热塑性材料在氧和高温作用下化学键出现全面断裂,导致材料物理化学性质显著改变,此过程被称为热塑性材料的氧化热解。
受热过程中,环境温度低于玻
璃态温度(T
g )时,材料一般呈现刚硬特征;温度在玻璃态温度和粘流温度(T
f
)
之间时材料呈现高弹态;温度若高于粘流温度,分子链作为一个整体可以相对滑
动,在外力作用下,热塑性材料会像液体一样粘性流动,此时形变不可逆,称为粘流态。
由于出现化学键断裂,热塑性材料的高分子将断裂成不同组分的小分子片段,每种小分子片段各有其物化特征,对于整个材料的燃烧特性将有复杂的影响。
热塑性材料在燃烧条件下的热解机理大致有以下五种:解聚或拉锁反应、随机断裂、消除反应、交联反应和环化反应,大多数热塑性材料(PP、PE、PET等)都属于随机断裂[3]。
4 典型热塑性材料火灾特性
全尺寸实验是研究材料火灾行为特性的重要方法之一,其结果相对与中小尺寸实验更加贴近于真实火灾情况。
目前针对热塑性材料的大尺寸实验主要有
ISO9750墙角火实验、基于ISO9750搭建实验平台的敞开空间实验和基于ISO9750搭建实验平台的封闭空间实验三类。
研究结果表明,热塑性装饰材料存在两种燃烧形式,一种是流动燃烧,即形成油池火;一种是固体表面燃烧。
油池火的发展控制流动燃烧过程,壁面火蔓延控制固体表面燃烧过程。
流动燃烧中油池火所需的燃料通过两种方式获得:一是热塑性材料在热的作用下形成熔融的液体通过流动方式进入油池;二是热塑性材料受热变形,跌落进入油池[4]。
热塑性材料火灾发展的主要影响因素有材料性质、尺寸、样品与油盆之间的距离、点火源轻度、通风条件等。
其中通风条件对受限空间火灾发展过程影响更为显著。
初步分析表明,材料的燃烧形式可能与材料的热解机理有关,以无规断裂为主要热解机理的材料在火灾中会表现出流动燃烧的形式,以解聚反应或消除反应为主要热解机理的材料在火灾中会表现出固体表面燃烧的形式[5]。
5 结束语
热塑性装饰材料因其质轻、便宜、加工方便和防水、耐腐蚀等优点,在建筑中得到了广泛的应用。
然而热塑性装饰材料因其物理化学特性,在燃烧过程中会出现熔融流淌行为,形成壁面火和油池火,为火灾向邻区发展提供通道,扩大火灾面积并强化室内火灾,加速室内火灾的发展过程。
热塑性材料火灾的一个最重要的特征就是固体壁面火和液体油池火同时存在且相互影响,这也是实验研究的一个难点,但目前的燃烧模型还无法模拟这种复杂的火灾过程。
由于热塑性材料
还没有统一的测试标准,目前的研究装置和方法都是学者自行设计,这给研究成果的可以移植性和通用性带来了很大的困难,因此确定合适的热塑性材料测试方法,制定统一的测试标准是十分必要的。