消防用阻燃織物火場(chǎng)熱行為研究.pdf

1、阻燃織物是現(xiàn)代社會(huì)生活、生產(chǎn)安全的必備品之一。隨著科技的發(fā)展、新型阻燃紡織材料的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，阻燃紡織品的應(yīng)用已突破國(guó)防軍事領(lǐng)域，擴(kuò)展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及家居生活等諸多領(lǐng)域。尤其在消防領(lǐng)域，阻燃紡織品的應(yīng)用能有效遏制火勢(shì)的蔓延，保障消防救援人員的作業(yè)安全，減輕熱災(zāi)害對(duì)生命、財(cái)產(chǎn)及環(huán)境等造成的危害。因此，提高阻燃織物的火場(chǎng)安全性及防護(hù)性，擴(kuò)大阻燃織物的應(yīng)用范圍是減少火災(zāi)發(fā)生、降低火場(chǎng)危害的重要途徑。阻燃棉、芳砜綸與芳綸織物是我國(guó)

2、已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的三種消防用阻燃織物，研究這些織物的火場(chǎng)熱行為有助于開發(fā)新型服用阻燃面料，推動(dòng)阻燃織物開發(fā)技術(shù)的―軍民融合‖。
　　火場(chǎng)中主要傳熱方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流與熱輻射三種形式。阻燃織物在火場(chǎng)熱作用下表現(xiàn)出的熱行為主要包括：熱解、阻燃性、熱釋放、發(fā)煙性等火災(zāi)安全行為及熱防護(hù)、熱輻射參數(shù)、熱阻等防護(hù)性能的變化。
　　本論文沿著織物火災(zāi)安全性能及熱防護(hù)性能兩項(xiàng)評(píng)價(jià)材料的火場(chǎng)熱行為指標(biāo)展開對(duì)阻燃棉、芳砜綸、芳綸ⅢA三種阻燃織

3、物進(jìn)行研究。第一，從微觀與宏觀尺度研究織物火災(zāi)安全性。微觀方面，首先利用TG-FTIR研究了芳砜綸纖維的熱解動(dòng)力學(xué)及熱解機(jī)制，結(jié)果表明芳砜綸纖維的熱降解過程分為干燥脫水、過渡、主要熱裂解、碳化四個(gè)階段，氮?dú)夥諊谐跏挤纸鉁囟?75℃左右，800℃的殘?zhí)柯嗜越?2％，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，利用熱分析Friedman法、FWO法計(jì)算的活化能平均值為215.62 kJ/mol、194.65kJ/mol，結(jié)合Coats-Redfern法得出芳砜綸熱解過

4、程最可能符合S2圓柱形對(duì)稱擴(kuò)散機(jī)制；然后利用TG、激光顯微鏡微觀表征阻燃織物熱解前后的不同狀態(tài)，結(jié)果表明63 kW/m2對(duì)流熱下暴露20s后阻燃棉織物熱解較為完全，芳砜綸、芳綸ⅢA織物只是部分程度的熱解，仍具有較好的穩(wěn)定性。宏觀方面，利用垂直燃燒、極限氧指數(shù)、錐形量熱儀、煙密度箱分別從阻燃性能、燃燒性能、生煙性等方面分析阻燃棉、芳砜綸、芳綸ⅢA三種織物的火場(chǎng)安全性，結(jié)果表明三種阻燃織物都具有較好的阻燃性，但阻燃棉遇熱質(zhì)量損失較大，芳砜綸

5、遇熱收縮嚴(yán)重。25 kW/m2和50 kW/m2輻射熱流下，芳綸ⅢA火場(chǎng)安全性大于阻燃棉和芳砜綸；25 kW/m2輻射熱流下無焰模式時(shí)阻燃織物熱解緩慢，其產(chǎn)煙量均高于有焰模式時(shí)的產(chǎn)煙量。
　　第二，研究熱解效應(yīng)對(duì)三種阻燃織物的隔熱防護(hù)性能及熱輻射屬性參數(shù)的影響。首先，采用FPT-30A火焰防護(hù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試織物的對(duì)流熱防護(hù)性能，模擬了織物的熱解；然后，搭建RPP測(cè)試裝置測(cè)試芳砜綸、芳綸ⅢA織物遇火熱解前后熱防護(hù)性能的變化，結(jié)果顯示

6、織物在熱解后較熱解前的熱防護(hù)能力下降，最高相對(duì)差為35.7%，隨著輻射熱流密度的上升，芳砜綸、芳綸織物熱解前后織物背面的溫度差值隨時(shí)間的變化規(guī)律總體呈現(xiàn)先陡急后趨于平緩的上升趨勢(shì)；隨后，采用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜（ATR-FTIR）、紫外可見近紅外分光光度計(jì)研究了熱解后織物成分的變化以及反射率、透過率等光譜輻射參數(shù)的變化。結(jié)果表明三種阻燃織物經(jīng)63 kW/m2對(duì)流熱熱解20s后，紅外譜圖的典型特征吸收峰已不太明顯，阻燃織物熱解后較