熔融收缩热塑性材料可燃性表征与火行为研究

本项目针对熔融收缩热塑性材料在可燃性表征中存在的问题进行了研究。首先，研究了此类材料的熔融收缩过程，分析了这一过程与入射热通量的相互关系，并测量了熔融收缩前后材料热物性的变化情况。进而利用锥形量热仪进行了引燃和非引燃实验，采用熔融物密度修正了由于材料熔融收缩而不适用的可燃性分类模型，并分析了有效燃烧面积变化对实验结果可能的影响。完成了大量微尺度燃烧量热分析，在实验方法学上提出了新思路，并与锥形量热仪实验结果对照分析，探索了两者联合分析的途径。完成了既定的研究任务，实现了立项中提出的研究目标，在熔融收缩热塑性材料可燃性表征方面得到三个重要结论：1、密度变化是影响熔融收缩热塑性材料引燃特性的最重要参数，是决定现有评价方法和预测模型准确性的最重要因素，利用熔融收缩热塑性材料受热过程密度变化规律可以有效完成对其可燃性的分类预测；2、在引燃特性分析方面，材料的有效燃烧面积对其引燃过程有直接的影响，由于熔融收缩行为造成有效燃烧面积的不确定性降低了锥形量热仪表征方法的可靠性；3、本研究提出了引入微尺度燃烧量热分析方法与实验台尺度锥形量热仪相结合，构成对该类材料可燃性的双尺度评价，能够实现对其可燃性的全面认识。综上所述，本项目的研究工作为熔融收缩热塑性材料可燃性表征和火行为认识提供了新的方法，能够得到更精准、更可靠的结果，该方法不仅加速了新型阻燃热塑性材料的研发进程，而且提升了对这一类材料火行为的认知水平。 2100433B

本项目针对熔融收缩特性对热塑性材料可燃性表征产生较大影响的现象进行研究。通过实验分析热塑性材料的熔融收缩过程，提取熔融收缩的特征参数，建立熔融收缩特性与入射热量之间的定量关系，进而建立基于熔融收缩特性参数和熔融物热物性参数与引燃机制、热释放速率之间的定量关系，实现对熔融收缩热塑性材料可燃性的可靠表征，并以此为基础建立热塑性材料火行为预测模型。通过数值模拟和全尺度实验对预测结果进行验证。该项目的实施将是对材料火灾危险性实验分析方法的重要补充，为热塑性材料及衍生产品火灾危险性评价和性能化防火设计提供实验技术与分析方法支持。

熔铸耐火材料的种类很多，应用最广泛的是电熔莫来石砖、电熔锆奠来石砖，电熔剐玉砖、锆刚玉砖，以及石英质、镁质、尖品石质及镁橄榄石质等熔融制品。这些制品中，除石英质为玻璃态外，其它制品的结晶构造都发育得很好。熔铸制品与采用烧结法制品相比，有以下特性：

(1)在大多数情况下，制品很致密，气孔少，容重大；

(2)机械强度高（比烧结法制品大几倍）；

(3)高温结构强度大；

(4)寻热性高，抗渣性好。

铝硅质熔铸制品主要使用在玻璃熔窑中的熔化池，特别是在上层池壁和加科口附近等冲刷、侵蚀最严重的地方，熔窑内衬的使用寿命大大提高（比使用粘土制品提高2~2.5倍）。同时还可强化熔窑的操作，提高熔化温度，相应地提高池窑单位面积的玻璃产量和质量。

在冶金工业中，很少直接用熔铸制品，而是用熔铸料块作原料，采用烧结法制造熔融制品，如电熔刚玉制品、电熔镁砂砖、熔融石英质制品等。这些制品的使用效果显著，因此，它们的使用范围正在不断扩大。

熔铸耐火材料的工艺过程大致可分为以下几个主要工序：

(1)原料的制备和加工；

(2)精确配料和混合加工；

(3)熔融；

(4)熔融物的浇铸成型；

(5)铸块的热处理；

(6)铸块的机械加工。

熔制过程实质上是一个还原熔炼过程，目的是得到完整粗大的结晶体和致密的结构，同时通过还原作用，除掉杂质成分氧化铁、二氧化硅及二氧化钛等以提高制品的质量。

熔融耐火材料分熔铸耐火制品和烧结法电熔制品两类。

熔铸耐火制品是指用熔融法将配合料高温熔化后浇铸成一定形状的制品。配合料的熔融方法有两种，电熔法和铝热法。前者在单相或三相电弧炉或电阻炉中熔化配合料；后者是利用铝热反应放出的热量将配合料熔化。电熔法是生产熔铸耐火材料的主要方法。