隨著全球能源危機(jī)日益嚴(yán)峻,建筑節(jié)能,特別是建筑保溫,凸顯重要。聚氨酯硬泡(RPU)因其超低的導(dǎo)熱率、優(yōu)良的疏水性能和機(jī)械性能而被用作外墻保溫材料。然而,多起災(zāi)難性的建筑火災(zāi)被報道與保溫材料易燃性密切相關(guān)。同時,研究RPU熱解和燃燒行為是后續(xù)火蔓延及相關(guān)研究的必要基礎(chǔ)。因此,為了更加全面揭示火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展及加速的的機(jī)理,建立相關(guān)化學(xué)動力學(xué)模型,同時也為了能定向設(shè)計(jì)阻燃RPU產(chǎn)品,積累熱解動力學(xué)、機(jī)理、燃燒方面相關(guān)數(shù)據(jù),本文利用實(shí)驗(yàn)、理論和數(shù)值模擬手段對RPU熱解機(jī)理、熱解動力學(xué)、點(diǎn)燃行為、燃燒特性以及熱解與燃燒的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。本文首先聯(lián)合使用無模型分析和模型擬合分析法對四種含氧氛圍下RPU熱解動力學(xué)進(jìn)行了分析。聯(lián)合四種線性升溫程序下的熱重數(shù)據(jù),使用傳統(tǒng)的圖形法和高級等轉(zhuǎn)化率法確定了表觀活化能(Eα)對轉(zhuǎn)化率(α)的依賴關(guān)系。計(jì)算結(jié)果顯示增加氧濃度對低轉(zhuǎn)化率下熱解與氧化的競爭反應(yīng)影響較小,但卻對高轉(zhuǎn)化率下反應(yīng)動力學(xué)呈現(xiàn)重要的非單調(diào)影響。當(dāng)α>0.6,通過模型擬合法發(fā)現(xiàn):低氧濃度氛圍下,反應(yīng)由擴(kuò)散控制;隨氧氣濃度增大逐漸向動力學(xué)控制轉(zhuǎn)變;空氣氛圍下熱解機(jī)理函數(shù)為n級反應(yīng)函數(shù),且不...

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 RPU保溫材料在建筑保溫外墻中的應(yīng)用背景
    1.2 研究RPU熱降解和燃燒特性的重要性
    1.3 文獻(xiàn)綜述
        1.3.1 RPU合成原料的影響
        1.3.2 RPU的熱穩(wěn)定性及熱解機(jī)理
        1.3.3 RPU的燃燒特性和火災(zāi)風(fēng)險
    1.4 研究目的
    1.5 研究方法
    1.6 本文章節(jié)安排
第二章 儀器,方法與模型
    2.1 測試系統(tǒng)
        2.1.1 熱降解測試系統(tǒng)
        2.1.2 燃燒測試系統(tǒng)
    2.2 傳統(tǒng)的動力學(xué)分析方法
        2.2.1 無模式(等轉(zhuǎn)化率)方法
        2.2.2 模型擬合方法
    2.3 計(jì)算固體可燃物燃燒時間的經(jīng)典模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 外墻保溫用RPU熱解動力學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)概述
        3.2.1 原材料
        3.2.2 樣品制備及樣品表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 等轉(zhuǎn)化率動力學(xué)分析
        3.3.2 模型擬合動力學(xué)分析
        3.3.3 基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型重建
        3.3.4 動力學(xué)預(yù)測
        3.3.5 阻燃劑對聚氨酯硬泡熱解動力學(xué)的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 非阻燃RPU在惰性和氧化氛圍下熱解機(jī)理
    4.1 緒論
    4.2 實(shí)驗(yàn)概述
        4.2.1 材料
        4.2.2 熱解測試
    4.3. 結(jié)果與討論
        4.3.1 RPU在氮?dú)夂涂諝庵袩岱�(wěn)定性
        4.3.2 熱分解行為
        4.3.3 RPU熱解產(chǎn)物分析
        4.3.4 熱解機(jī)理推斷
    4.4 本章小結(jié)
第五章 RPU復(fù)雜熱解反應(yīng)的建模與解耦
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)和方法
        5.2.1 樣品準(zhǔn)備與測試
        5.2.2 遺傳算法各條目與動力學(xué)分析過程中各參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系
    5.3 結(jié)果和討論
        5.3.1 氮?dú)夥諊录訜崴俾蕦PU熱解行為的影響
        5.3.2 RPU空氣氛圍下熱解類型研究
        5.3.3 氧氣濃度對RPU熱解行為影響的TG實(shí)驗(yàn)研究
        5.3.4 遺傳算法輸入?yún)?shù)的設(shè)定
        5.3.5 熱解模型的建立
        5.3.6 氧氣濃度對遺傳算法求得的動力學(xué)參數(shù)的影響
        5.3.7 模型優(yōu)化過程及g(y_o2)函數(shù)
        5.3.8 熱解模型耦合遺傳算法的有效性檢驗(yàn)
    5.4 本章小組
第六章 RPU燃燒特性與成炭機(jī)理研究
    6.1 緒論
    6.2 實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 材料準(zhǔn)備
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    6.3 點(diǎn)燃模式對燃燒特性的影響
        6.3.1 點(diǎn)燃時間
        6.3.2 熱釋放特性
        6.3.3 臨界點(diǎn)燃熱流
    6.4 不同外加輻射RPU燃燒特性的影響
        6.4.1 點(diǎn)燃時間
        6.4.2 熱釋放和火災(zāi)危險性評價
    6.5 點(diǎn)燃時間預(yù)測
        6.5.1 熱穿透厚度
        6.5.2 深度輻射吸收
        6.5.3 熱導(dǎo)率的影響
        6.5.4 氣相方面的影響
        6.5.5 點(diǎn)燃判據(jù)的影響
    6.6 RPU成炭機(jī)理
    6.7 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 進(jìn)一步工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3748675