A Study on Flame Forming of Bowl Shaped Surface with Various Spiral Irradiating Schemes

In this paper, various strategies of spiral irradiating scheme for the flame forming of a bowl shaped surface are investigated experimentally and numerically. Experimental work is performed using a flame torch integrated with a 2-axis CNC workstation. The ABAQUS implicit solver is used in the numerical simulation. Three different strategies of the spiral irradiating scheme are investigated for the flame forming of a bowl shaped surface. The first strategy is the Simple spi- ral irradiating scheme, the second is the Rotational spiral irradiating scheme, and the third is the Symmetrical-Rotational spiral irradiating scheme. The results show that using the Symmetrical- Rotational spiral irradiating scheme, a bowl shaped surface with the maximum deformation can be produced, followed by using the Rotational scheme, and the Simple spiral scheme. It is also concluded from the results that the spiral irradiating scheme with Symmetrical-Rotational, Rota- tional and Simple spiral schemes lead to the maximum symmetries in the produced bowl shaped surface, respectively. All the numerical results are in good agreement with the experimental ob- servations.

CH_(4)层流射流火焰燃烧特性及带电粒子浓度研究

为了研究天然气管道泄漏火灾形成射流火焰的燃烧特性,自主搭建了CH_(4)层流燃烧系统,通过对比不同尺寸喷嘴在0.48~0.72 L/min射流流量条件下火焰的响应特征,分析射流出口上方的火焰形态、温度及带电粒子浓度运移规律。结果表明:火焰喷嘴尺寸相同时,射流火焰的几何尺寸和测点平均温度均随射流流量的增加而增大,但不同喷嘴尺寸处的射流出口温度均随喷嘴流量的增加而降低。越靠近喷嘴区域,火焰根部离子电流值越大,但最大值不超过1.0μA,并且火焰轴向离子电流变化率随流量的增加而降低,火焰边缘处的离子电流值随测点与喷嘴之间的间距增大而减小。

环酰亚胺化三聚氰胺的制备及其阻燃环氧树脂应用

三聚氰胺(MEL)因其热稳定性高、耐水解、不易迁移、成炭高、价格低廉等优势,成为阻燃领域关注的热点。然而,六元氮杂环的共轭高化学稳定芳香结构导致其反应活性较低,难以修饰加工。为进一步拓展MEL体系的应用,以MEL、1,2-环己二甲酸酐(HHPA)为原料,制备环酰亚胺化MEL(RFR)并将其应用于环氧树脂(EP)阻燃。通过调控反应原料物质的量比、时间、溶剂、温度等优化RFR的制备工艺条件,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振和元素分析等表征RFR结构;将其加入至EP中,以4,4-二氨基二苯甲烷为固化剂,制得阻燃型EP。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、万能拉伸试验机、FTIR、热重分析、扫描电子显微镜等手段综合评估改性EP的结构、力学性能、残炭率及阻燃性能。结果表明,当RFR添加质量分数为7.5%时,成炭率相比于未改性EP提升了20.5%,阻燃EP的LOI值达到26.3%,阻燃等级达到UL94 V-1级。从阻燃机理分析,该阻燃剂通过三嗪骨架和环烷基侧基协同发挥了凝聚相和气相阻燃。

瓷化粉形貌对陶瓷化硅橡胶性能的影响

为提升硅橡胶材料的本质安全,分别以硅灰石C-S6-A、C-S6-B和C-S6-C为瓷化粉,制备陶瓷化硅橡胶复合材料,研究瓷化粉形貌对陶瓷化硅橡胶复合材料性能的影响。实验结果表明:C-S6-B的粒径最大,为不规则的棒状,C-S6-A和C-S6-C的粒径相对较小,主要为不规则的片状;棒状形貌瓷化粉制备得到的陶瓷化硅橡胶复合材料的初始分解温度最高,达到488.9℃,极限氧指数值最高,为29.0%,拉伸强度最大,为7.30MPa,撕裂强度最大,为16.7kN/m,在高温下能形成更加紧实、致密的陶瓷体;与片状形貌的瓷化粉相比,使用棒状形貌瓷化粉制备得到的陶瓷化硅橡胶复合材料有着更佳的热稳定性、阻燃性能、力学性能和成瓷性能。

多阻燃剂协同实现PP泡沫的高效阻燃改性

为提高聚丙烯(PP)泡沫的阻燃性能,以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(PER)、三嗪大分子成炭剂(CFA)和有机倍半硅氧烷(POSS)为协同阻燃剂,通过双螺杆挤出造粒和平板硫化仪热压工艺,制备未发泡PP塑料样条以及发泡后的PP泡沫样条。通过对燃烧过程、残炭量与碳层结构分析等方面评估不同配比的PP泡沫复合材料的阻燃性能。结果表明,当AC添加质量分数为2%时,APP催化CFA和POSS来提高PER的炭层质量,形成致密碳层,提高了阻燃性能。当阻燃剂总添加质量分数为30%且APP,PER,CFA和POSS的质量比为15∶5∶8∶2时,PP泡沫复合材料的极限氧指数为32.6%,达到最高阻燃级别HF-1,形成的炭层具有优异的抑烟、隔热效果。

柔性障碍物对管道内甲烷爆炸特性的影响研究

为了探究柔性障碍物对管道内甲烷爆炸特性的影响,在自行搭建的半封闭水平管道内放置柔性阻火布,试验研究阻火布在不同位置时的甲烷爆炸火焰演化形态、火焰传播速度、爆炸超压。结果表明:火焰传播至柔性障碍物前的传播速度小于无柔性障碍物工况;火焰通过柔性障碍物后,火焰形态褶皱明显,加速传播;柔性障碍物距离点火源越远对爆炸火焰传播减速效果越好;柔性障碍物的存在推迟了爆炸压力峰值到达的时间。

高高原环境下富氧对纸箱燃烧特性的影响

高高原机场生活区均设有人工增氧设施,固体材料在低压富氧环境下的火行为将发生明显变化。从传热传质角度推导了压力和氧浓度对固体燃烧速率的影响规律,在自主设计的低压富氧舱中开展纸箱着火实验,对燃烧过程中的质量燃烧速率、火焰形态和火焰温度等参数进行测量,以期为高高原机场室内消防安全提供一定的依据。结果表明,纸箱燃烧速率与压力和氧浓度之间的关系为m″∝C_(1)p^(2/3)Y^(4/3)O_(2,∞)+C_(2)p^(2)Y^(4)O_(2,∞),并通过实验结果拟合得到经验式。在60 kPa时,随着氧浓度从21%提升到33%时,热释放速率增大63.56%,总产热量增大8%,火焰最高温度提升19%,火焰形状由细高型变为宽低型,颜色由蓝黄色逐渐转为明亮色。通过富氧能明显减弱低压对纸箱燃烧的抑制作用,火灾危险性也随之增大。在高氧浓度下,压力与质量损失和产热量呈弱相关。

气-液两相二甲醚喷射火焰燃烧行为的数值模拟

本文采用数值模拟方法,基于欧拉-拉格朗日体系,建立了气-液两相燃烧的数值计算模型,研究了不同喷嘴直径和喷射压力对气-液两相二甲醚喷射火焰的火焰形态、液滴分布特性和热辐射危害范围的影响。结果表明:喷射压力越大、喷嘴直径越大,火焰长度越长;喷射压力和喷嘴直径增加时,液滴蒸发强度增加,近喷嘴区域液滴平均粒径与速度上升;火焰下游处与火焰侧面最大热辐射危害范围分别为9.5 m和5.0 m。

羊毛角蛋白整理棉织物成碳机制与阻燃性能

为实现棉织物绿色阻燃整理,赋予棉织物阻燃性,通过浸渍焙烘的方法将羊毛角蛋白整理到棉织物上,并利用氧指数仪、垂直燃烧测试仪、热重分析仪、织物强力仪对整理前后织物的阻燃性能、热解特性和力学性能进行测试和表征,探究羊毛角蛋白的阻燃效应和对织物力学性能的影响。结果表明:羊毛角蛋白成功整理到织物表面,残碳率提高至29.4%,极限氧指数提高至34.2%,损毁长度减少到5.0 cm以内,强力损失在17%以内;羊毛角蛋白所包含氨基酸中的羧基催化纤维素脱水成碳,且羊毛角蛋白具有优异的成碳性,可在织物表面形成碳层起到隔氧隔热的阻燃作用。

金属氧化物对镁粉尘层火蔓延的增强机制

易分解的固体惰化剂会增加镁粉尘层的燃烧强度,为探究不易分解的金属氧化物对镁粉尘层燃烧是否具有抑制效应,选用TiO_(2),MgO,CaO进行实验研究.结果表明:TiO_(2),MgO,CaO在质量分数小于75%时均大幅增强镁粉尘层火蔓延的燃烧强度,火焰相态由纯镁粉尘层燃烧时的表面非均相燃烧转变为气相燃烧;TiO_(2)通过与镁粉发生化学反应增强火蔓延行为,在TiO_(2)和Mg恰好完全反应(TiO_(2)质量分数为63%)的工况下粉尘层火蔓延速率增加了50余倍;MgO,CaO通过增大镁粉颗粒间距,减缓了镁粉燃烧产物形成致密氧化层,从而增强镁粉尘层火蔓延行为.实际生产过程应高度关注镁粉尘与金属氧化物的接触工况,研究结果能够为镁粉尘防护提供理论基础.

含硫有机硅磷阻燃成炭剂的合成与应用

以1-硫基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(SPEPA)以及丙基三甲氧基硅烷(PTMO)为原料,实现对一种含硫、有机硅、磷三元素协同阻燃成炭剂——丙基硅酸三-1-硫基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯(PSTSPE)的合成。考虑反应温度、溶剂、反应时间和物料比对PSTSPE产率的影响。结果表明,最佳反应条件是:n(SPEPA)∶n(PTMO)=3.3∶1。先在130℃下反应,分馏时间2 h,之后升温至150℃反应,分馏时间8 h,此时PSTSPE的产率能达到94.3%。此外,通过1H-NMR、FTIR、TG/DTA以及LOI对PSTSPE的结构和性能进行表征测试。测试结果表明,该化合物具有良好的热稳定性,当分解温度在325℃,PSTSPE与MPP的复配比为1.5时,化合物的LOI能达到34%,且不低落。由此可见,化合物PSTSPE的阻燃和成炭防滴落效果良好,并且同MPP复配后表现出明显的协同增效性。

聚磷酸铵分层阻燃处理对杨木大片刨花板性能的影响

针对传统均混阻燃剂工艺对刨花板性能的不利影响以及刨花板燃烧由表及里发展的特点,采用“表-芯-表”分层施加阻燃剂的方法制备阻燃大片刨花板。将总质量分数为12.5%的聚磷酸铵(APP)阻燃剂引入大片刨花板中,调控大片刨花板每层阻燃剂添加量,探究分层阻燃工艺对大片刨花板内结合强度、静曲强度、弹性模量及吸水厚度膨胀率等物理性能的影响。采用锥形量热仪表征产品的燃烧特性,并对大片刨花板燃烧后残炭的组成进行了分析。结果表明:分层施加阻燃剂有效调控了大片刨花板的力学性能和吸水厚度膨胀率,弹性模量均比未添加阻燃剂板材高226 MPa以上;分层工艺中APP424内结合强度和静曲强度提升最高,与均混工艺相比,分别提升0.15和8.59 MPa;无机阻燃剂APP在表层的施加量会影响大片刨花板的静曲强度,在芯层的施加量会影响大片刨花板的内结合强度;分层施加阻燃剂对大片刨花板的阻燃性能提升明显,第2放热峰延缓了255~435 s,且火灾危险性明显下降,其中APP343(上、下表层各施加质量分数为3.75%的APP,芯层施加5%的APP)防火安全性最佳;分层施加阻燃剂有效提高了阻燃大片刨花板的气相阻燃效果,且并未明显影响大片刨花板的凝聚相阻燃性能。采用分层阻燃工艺方法,有效降低了阻燃剂对大片刨花板力学性能的影响,同时更有利于在燃烧初期遏制燃烧进程。

甲烷／富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性研究

本文对甲烷／富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性进行了数值模拟和实验研究,结果表明氧化剂中氧浓度的增加加剧了火焰的分层现象(黄焰层与蓝焰层),使蓝色火焰变厚,并且使NOx生成大量增加;火焰面上的速度梯度主要影响黄色火焰厚度,蓝色火焰随着速度梯度的增加而减小, NOx生成也随之较少。对比温度及火焰结构还表明,研究中所采用的数值模拟方法可以正确地预测对向流扩散火焰特性。

高岭土对不饱和聚酯树脂的热稳定性、阻燃及力学性能的影响

利用原位聚合法制备了不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料,并用XRD、FTIR等测试技术对材料结构进行了表征。研究了纳米复合材料的热稳定性、阻燃和力学性能,探讨了高岭土对不饱和聚酯树脂成炭和阻燃的影响。结果表明,高岭土的层状结构可能在不饱和聚酯树脂聚合过程中被剥离。高岭土使不饱和聚酯树脂的热分解速率变缓,失重率降低;添加少量阻燃剂的复合材料在10 s不能点燃,燃烧时不滴落,没有浓烟,火焰扩展长度小于5 mm,结合SEM结果说明材料在燃烧过程中,高岭土片层迁移到材料的表面,并在燃烧区域形成的炭层中自动排列形成含高岭土片层的致密坚硬的焦炭保护层,起到良好的绝缘体和传质屏障作用。

微乳化柴油火焰传播特性的试验研究

采用高速照相机记录火焰传播过程,并运用ProAnalyst软件分别对微乳化柴油的主火焰高度和闪火焰传播速度进行了测量和追踪分析。结果表明:各时刻的微乳化柴油主火焰均不是连续的,呈现"跳跃式"传播,并且主火焰的最大高度显著小于-10PD的主火焰最大高度;微乳化柴油火焰传播的平均速度以及最大瞬时速度均远小于-10PD,而HS-10火焰传播的平均速度以及最大瞬时速度在3种不同含水量的微乳化柴油中也均为最小。微乳化柴油的阻燃防火性能明显优于-10PD的主要原因是其中的水分对火焰燃烧产生了较强的抑制作用。

红磷增效Al(OH)_3/Mg(OH)_2阻燃的聚丙烯结晶形态

借助宽角X—射线衍射、差热分析、偏光显微镜对红磷增效Al(OH)_8和Mg(OH)_2混合填充的阻燃聚丙烯体系的结晶形态进行了研究。发现这种体系中不仅出现α型而且还出现β型聚丙烯晶体。β型晶体可能是由于Al(OH)_8和Mg(OH)_8协同诱发而生成的。

富硒花生中硒的主要赋存形态及其抗氧化性

通过超声、离心、透析的方法将富硒花生中的有机硒和无机硒分离开,有机态硒以蛋白质和多糖为主要分离对象,采用火焰原子吸收光谱法对硒水平进行测定。结果表明:富硒花生中硒含量为0.165 3μg/g,蛋白提取率为23.39%,多糖提取率为11.32%,硒蛋白是硒的主要赋存形态,其结合的硒量达到富硒花生有机硒总量的73.39%,总硒量的59.89%。抗氧化性分析结果表明,粗多糖相对于纯化多糖和蛋白提取物,具有更长的诱导时间、更高的DPPH自由基清除能力和更高的还原力。

镁基多孔材料的研究现状与展望

介绍了镁基多孔材料的主要制备方法,包括熔模铸造法、触融压铸法、固/气共晶凝固法、真空发泡法、粉末冶金法、熔体直接发泡法、渗流铸造法。分析了现有研究的主要特点,并着重对熔体直接发泡法制备镁基多孔材料的工艺进行了讨论,给出了该种方法的原则工艺流程。

聚磷酸铵的晶体结构

为探索鉴别聚磷酸铵产品结构类型的有效方法、对收集的５个聚磷酸铵样品．进行Ｘ－射线衍射测试和分析。确定了结构类型、晶胞参数和结晶度。其结果对生产工艺有重要的指导意义。

季戊四醇基成炭剂对PP阻燃效果的分析

用3种不同的成炭剂:季戊四醇(PER)、1-氧代-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)、二(1-氧代-4-亚甲氧基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷)苯基膦酸酯(BCPPO)复配酸源和气源,阻燃PP通过红外(IR),热重(TG),锥形量热分析和扫描电镜等,考察了3种不同成炭剂的吸水性、相容性、热性能、阻燃效率的异同及互相之间的关系,并探讨了其阻燃PP的机理,结果表明:在阻燃性、成炭性、相容性等方面PER经过改性的PEPA和BCPPO比PER有了明显提高,并且经二次改性后的BCPPO,在对PP的阻燃性能上比一次改性的PEPA有了较大幅度的提高,原因是由成炭剂含炭量引起,3种成炭剂的炭含量排序是BCPPO>PEPA>PER.