本文關(guān)鍵詞： PMMA 薄型材料 空間距離 豎向火蔓延 滴落 熱流　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著全球科技進步和城市化建設(shè)的快速發(fā)展,薄型聚合物材料越來越多地應(yīng)用到房屋裝修中,例如大型娛樂商場的裝飾用品和各種類型的廣告牌等。這些薄型材料多處于公眾聚集場所,易接觸火源。一旦引燃以聚合物為主的薄型材料,其發(fā)熱量高、燃燒速度快的特點會增加火災(zāi)荷載,同時火焰會快速蔓延到臨近區(qū)域,進而形成大面積立體火災(zāi)。材料燃燒時還會釋放大量有毒有害氣體,導(dǎo)致生命和財產(chǎn)安全。前人針對薄型材料火蔓延行為的研究大多基于中等尺寸材料懸掛燃燒或貼墻燃燒兩種方式,對于材料與墻體之間存在空間距離條件下的燃燒情況缺乏定性和定量的分析研究。而聚合物材料的燃燒又伴隨著材料熔融、滴落等行為,更是加大了火蔓延行為的不確定性。因此,本文選取市場上應(yīng)用最為普遍的薄型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為研究對象,通過改變薄型PMMA板與墻體之間的空間距離,研究材料的火蔓延及滴落行為。本文首先使用熱重分析儀測量PMMA材料的熱解特性,為后續(xù)材料火蔓延行為提供基礎(chǔ)參數(shù)支持。使用錐形量熱儀測量了PMMA燃燒性能,分析了不同輻射強度對不同厚度材料的引燃時間、熱釋放速率和有效燃燒熱等火災(zāi)參數(shù)的影響。然后使用自主搭建的薄型材料豎向火蔓延燃燒測試平臺和滴落行為燃燒測試平臺,研究了薄型PMMA板背面空間受墻體限制條件下豎直向上燃燒、豎直向下燃燒和滴落行為三個問題。實驗使用1 mm厚PMMA板驗證薄型材料與墻體之間的空間距離對豎直向上火蔓延特性的影響:隨空間距離增大,正面火焰高度、背面火焰高度、熱解高度和燃盡長度的數(shù)值均是先增大后減小,當(dāng)空間距離約為13 mm工況時,各數(shù)值達到最大值;熱解區(qū)域的長度隨火蔓延增長逐漸達到穩(wěn)定,同時火蔓延行為趨于穩(wěn)定狀態(tài);理論公式推導(dǎo)出熱解速度和燃盡速度同樣漸近相等,提出并建立了背面熱流值受空間距離影響而改變的數(shù)學(xué)模型。對照豎直向上火蔓延實驗,使用相同實驗平臺研究了材料與墻體之間的空間距離對1 mm厚PMMA板豎直向下火蔓延特性的影響:隨空間距離增大,火焰高度、熱解區(qū)域長度、及質(zhì)量損失速率的數(shù)值都是先增大后減小,質(zhì)量損失速率與熱解長度呈線性關(guān)系;對比研究了不同寬度的PMMA板穩(wěn)定燃燒后的火蔓延速率,結(jié)果表明樣板寬度對薄PMMA板豎直向下火蔓延特性影響可以忽略;分析了隨空間距離改變,火焰輻射經(jīng)墻體反射的熱量對預(yù)熱區(qū)域溫度的影響是先增大后減小。基于UL94聚合物小尺寸燃燒實驗平臺自主搭建薄型PMMA板一面受限條件下滴落行為燃燒測試平臺,研究厚度為2 mm的PMMA板與墻體之間的空間距離對材料豎向燃燒時滴落行為的影響:隨著空間距離增大,滴落時間、滴落質(zhì)量和燃盡增長距離都是先減小再增大;建立了重力與材料粘性力和熔體強度之間的力學(xué)平衡方程,觀察得到PMMA板的滴落行為屬于大尺寸滴落,分析了滴落行為與材料表面凈熱流、材料拉伸粘度和PMMA熔體質(zhì)量等因素有關(guān)。
[Abstract]:With the rapid development of the global scientific and technological progress and urbanization , the thin polymer materials are increasingly applied to the decoration of houses , such as the decoration supplies of large recreation shops and various types of advertising boards . The dropping time , the dropping quality and the distance of burnout increase are decreased firstly , and the mechanical balance equation between gravity and material viscous force and melt strength is established . The dripping behavior of PMMA plate belongs to large - size dripping , and the factors related to dripping behavior and net heat flow , material tensile viscosity and PMMA melt quality are analyzed .

【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU998.1

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本文編號：1442661