熔融收縮熱塑性材料可燃性表征與火行為研究

本項目針對熔融收縮熱塑性材料在可燃性表征中存在的問題進行了研究。首先，研究了此類材料的熔融收縮過程，分析了這一過程與入射熱通量的相互關(guān)系，并測量了熔融收縮前后材料熱物性的變化情況。進而利用錐形量熱儀進行了引燃和非引燃實驗，采用熔融物密度修正了由于材料熔融收縮而不適用的可燃性分類模型，并分析了有效燃燒面積變化對實驗結(jié)果可能的影響。完成了大量微尺度燃燒量熱分析，在實驗方法學(xué)上提出了新思路，并與錐形量熱儀實驗結(jié)果對照分析，探索了兩者聯(lián)合分析的途徑。完成了既定的研究任務(wù)，實現(xiàn)了立項中提出的研究目標，在熔融收縮熱塑性材料可燃性表征方面得到三個重要結(jié)論：1、密度變化是影響熔融收縮熱塑性材料引燃特性的最重要參數(shù)，是決定現(xiàn)有評價方法和預(yù)測模型準確性的最重要因素，利用熔融收縮熱塑性材料受熱過程密度變化規(guī)律可以有效完成對其可燃性的分類預(yù)測；2、在引燃特性分析方面，材料的有效燃燒面積對其引燃過程有直接的影響，由于熔融收縮行為造成有效燃燒面積的不確定性降低了錐形量熱儀表征方法的可靠性；3、本研究提出了引入微尺度燃燒量熱分析方法與實驗臺尺度錐形量熱儀相結(jié)合，構(gòu)成對該類材料可燃性的雙尺度評價，能夠?qū)崿F(xiàn)對其可燃性的全面認識。綜上所述，本項目的研究工作為熔融收縮熱塑性材料可燃性表征和火行為認識提供了新的方法，能夠得到更精準、更可靠的結(jié)果，該方法不僅加速了新型阻燃熱塑性材料的研發(fā)進程，而且提升了對這一類材料火行為的認知水平。 2100433B

本項目針對熔融收縮特性對熱塑性材料可燃性表征產(chǎn)生較大影響的現(xiàn)象進行研究。通過實驗分析熱塑性材料的熔融收縮過程，提取熔融收縮的特征參數(shù)，建立熔融收縮特性與入射熱量之間的定量關(guān)系，進而建立基于熔融收縮特性參數(shù)和熔融物熱物性參數(shù)與引燃機制、熱釋放速率之間的定量關(guān)系，實現(xiàn)對熔融收縮熱塑性材料可燃性的可靠表征，并以此為基礎(chǔ)建立熱塑性材料火行為預(yù)測模型。通過數(shù)值模擬和全尺度實驗對預(yù)測結(jié)果進行驗證。該項目的實施將是對材料火災(zāi)危險性實驗分析方法的重要補充，為熱塑性材料及衍生產(chǎn)品火災(zāi)危險性評價和性能化防火設(shè)計提供實驗技術(shù)與分析方法支持。

熔鑄耐火材料的種類很多，應(yīng)用最廣泛的是電熔莫來石磚、電熔鋯奠來石磚，電熔剮玉磚、鋯剛玉磚，以及石英質(zhì)、鎂質(zhì)、尖品石質(zhì)及鎂橄欖石質(zhì)等熔融制品。這些制品中，除石英質(zhì)為玻璃態(tài)外，其它制品的結(jié)晶構(gòu)造都發(fā)育得很好。熔鑄制品與采用燒結(jié)法制品相比，有以下特性：

(1)在大多數(shù)情況下，制品很致密，氣孔少，容重大；

(2)機械強度高（比燒結(jié)法制品大幾倍）；

(3)高溫結(jié)構(gòu)強度大；

(4)尋熱性高，抗渣性好。

鋁硅質(zhì)熔鑄制品主要使用在玻璃熔窯中的熔化池，特別是在上層池壁和加科口附近等沖刷、侵蝕最嚴重的地方，熔窯內(nèi)襯的使用壽命大大提高（比使用粘土制品提高2~2.5倍）。同時還可強化熔窯的操作，提高熔化溫度，相應(yīng)地提高池窯單位面積的玻璃產(chǎn)量和質(zhì)量。

在冶金工業(yè)中，很少直接用熔鑄制品，而是用熔鑄料塊作原料，采用燒結(jié)法制造熔融制品，如電熔剛玉制品、電熔鎂砂磚、熔融石英質(zhì)制品等。這些制品的使用效果顯著，因此，它們的使用范圍正在不斷擴大。

熔鑄耐火材料的工藝過程大致可分為以下幾個主要工序：

(1)原料的制備和加工；

(2)精確配料和混合加工；

(3)熔融；

(4)熔融物的澆鑄成型；

(5)鑄塊的熱處理；

(6)鑄塊的機械加工。

熔制過程實質(zhì)上是一個還原熔煉過程，目的是得到完整粗大的結(jié)晶體和致密的結(jié)構(gòu)，同時通過還原作用，除掉雜質(zhì)成分氧化鐵、二氧化硅及二氧化鈦等以提高制品的質(zhì)量。

熔融耐火材料分熔鑄耐火制品和燒結(jié)法電熔制品兩類。

熔鑄耐火制品是指用熔融法將配合料高溫熔化后澆鑄成一定形狀的制品。配合料的熔融方法有兩種，電熔法和鋁熱法。前者在單相或三相電弧爐或電阻爐中熔化配合料；后者是利用鋁熱反應(yīng)放出的熱量將配合料熔化。電熔法是生產(chǎn)熔鑄耐火材料的主要方法。