本文關(guān)鍵詞：環(huán)境壓力對非碳化黑色ABS熱解、著火性能及CO釋放影響研究

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【摘要】：非碳化聚合物在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用范圍越來越廣,但其在外部熱輻射的作用下會發(fā)生熱解、燃燒,同時產(chǎn)生有毒或刺激性煙氣,危害人類財產(chǎn)及生命安全�，F(xiàn)階段已經(jīng)有許多研究人員致力于非碳化聚合物在外部熱輻射下的熱解及燃燒行為的研究,但大部分的研究都是在常壓環(huán)境下進行的,高原地區(qū)或者特殊的低壓低氧地區(qū)下的火行為會與常壓下的火行為有很大差異,環(huán)境壓力對材料的熱解著火特性以及毒性氣體釋放均存在不同程度的影響。目前,對不同的環(huán)境壓力對非碳化聚合物的火災(zāi)行為研究還不夠全面,在實際情況中,材料的熱解和燃燒也會在貧氧環(huán)境中進行,但顯然對此方面的研究還缺乏系統(tǒng)性。本文開展了一系列實驗及理論研究,對非碳化聚合物黑色丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)在不同環(huán)境壓力下的熱解行為、著火性能和毒性氣體(一氧化碳CO)釋放進行了實驗研究,同時還基于實驗條件建立了表面吸收一維熱解模型,并利用FED失能模型對CO毒性進行了分析評價,討論了 CO毒性和CO濃度和人員暴露時間的關(guān)系。首先,通過改變輻射熱流密度和環(huán)境壓力對黑色ABS的熱解行為進行了研究,發(fā)現(xiàn)環(huán)境壓力會影響樣品表面的熱對流系數(shù)和熱解氣體的釋放速率,從而對樣品的炭殘渣、表背面溫度和失重速率有影響,在低熱流密度作用下影響更明顯。環(huán)境壓力越大,炭殘渣的表面氣泡越大,溫度越低,熱解速率越小。受熱解速率的影響,不同輻射熱流密度下,樣品熱解特征參數(shù)對環(huán)境壓力的反應(yīng)不盡相同。樣品的完全熱解時間與環(huán)境壓力成正比關(guān)系。其次,建立了表面吸收一維熱解模型,模型基于實驗條件和聚合物熱解過程中的能量守恒,考慮非碳化聚合物的熔融特點和背面絕熱,利用有限差分法對樣品在不同工況下的表面溫度、背面溫度和質(zhì)量損失速率進行了預(yù)測,并與實驗結(jié)果進行了對比,討論了模型的適用范圍。結(jié)果表明因為熱物理參數(shù)、吸熱方式和樣品熔融等原因造成的影響,模擬結(jié)果與實驗結(jié)果之間會存在誤差,但總體來說,實驗值和模擬值較為一致。高熱流密度下的模擬情況要好于低熱流密度下,低壓下的模擬情況要優(yōu)于高壓。最后,通過改變輻射熱流密度和環(huán)境壓力對黑色ABS的著火行為和毒性氣體釋放進行了實驗研究,對不同環(huán)境壓力下CO的釋放特性進行了分析,并利用FED失能模型對材料的CO毒性進行了評價,揭示了 CO濃度和人員的暴露時間和失能情況的關(guān)系。結(jié)果表明在不同輻射熱流密度下,著火時間和臨界著火溫度對環(huán)境壓力的反應(yīng)不盡相同。熱解過程中材料的著火會影響環(huán)境中的CO濃度。在30～50kW/m2熱流密度下,實驗艙內(nèi)的CO體積濃度與環(huán)境壓力成反比關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X932;TQ325.2

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本文編號：1270342