近年来高速列车已经成为人们出行首要选择的线路交通工具,一旦发生火灾事故就会产生严重的人员伤亡和环境污染。虽然高速度列车内饰材料为阻燃材料,在正常环境下难以点燃,但在电器火或人为纵火下仍能被点燃,甚至会产生火蔓延。作为行李架和小桌板的阻燃聚碳酸酯板和作为地板重要组成部分的阻燃橡胶地板布是高速列车主要的内装材料,其热解、燃烧及火蔓延特性与木材、非碳化高聚物以及三元已丙橡胶碳化类高聚物等的热解、燃烧及火蔓延特性差异较大,因此二者作为本研究的主要对象。采用实验和理论相结合的方法开展不同环境下样品热解、燃烧及火蔓延特性研究,并建立相应的模型,便于进行火灾危险评估。(1)基于实验法从微观和宏观方面探究样品热解特性基于热重红外实验从微观上开展不同温升速率和环境气氛下样品热解特性研究。结果表明随着温升速率的增加,阻燃聚碳酸酯和阻燃橡胶地板布的热解和质量损失速率曲线均向高温区移动,采用Kissinger方法对样品的活化能进行计算。阻燃聚碳酸酯仅有一个热解分解阶段,氮气气氛下热解产物为(水、二氧化碳、酚类物质、甲烷、乙烯和芳环有机物),官能团为(C-H、-CH3或-CH2)。阻燃橡胶地板布有两个热解阶段,热解产物为(水、二氧化碳、甲烷、乙烯),官能团为(-CH3或-CH2、C=C)。氮气条件下采用火焰增长量热仪从宏观上研究样品热解行为。阻燃聚碳酸酯在整个热解过程中膨胀起泡,并结焦碳化。阻燃橡胶地板热解初期出现起泡现象,并出现气泡的破裂,低外加辐射热流下样品会出现断裂的现象,随着外加辐射热流增大,此现象逐渐消失。建立氮气气氛下质量损失速率与外加辐射热流之间的关系,确定样品汽化热。(2)基于实验和理论研究氧浓度和外加辐射热流对样品燃烧特性的影响基于火焰增长量热仪实验结果建立不同气氛下质量损失速率与外加辐射热流之间关系,获得不同气氛下样品热阻碍系数;基于变氧技术测量不同外加辐射热流下样品极限氧浓度;基于最小热流来代替临界热流和对流传热系数作为外加辐射热流的函数,建立样品点燃温度模型,模型计算值和测量值更加接近;建立不同氧浓度下点燃时间与外加辐射热流之间的关系,发现膨胀和起泡膨胀碳化材料在不同气氛下的点燃时间关系不再严格遵循热薄材料经典公式;发现样品燃烧过程中会存在明显的过渡区,即氧控制过渡到外加辐射热流控制。(3)基于实验和理论研究氧浓度和外加辐射热流共同影响的样品垂直火蔓延特性样品火蔓延速度随着氧浓度和外加辐射热流的增大而增大,样品火蔓延速率分别与氧浓度和外加辐射热流呈现幂指数关系。同一外加辐射热流下,火蔓延速度与不同的氧浓度的幂指数约为2:同一氧浓度下,火蔓延速度与不同外加辐射热流的幂指数最小值均出现在氧浓度为30%时环境下;样品质量损失速率与热解高度关系受样品的种类影响较大,二者之间呈现幂的关系。低氧和空气环境下低外加辐射热流时,阻燃聚碳酸酯质量损失速率与热解高度的拟合指数主要1.3左右,高辐射热流时在2.5左右波动;高氧环境下低外加辐射热流时其拟合指数在1.4左右波动,高辐射热流时,指数波动比较大。不同氧浓度和不同外加辐射热流下,阻燃橡胶地板布质量损失速率与样品热解高度的拟合指数在1左右波动。阻燃聚碳酸酯和橡胶地板布质量损失速率与火焰高度之间的关系都符合于“贴壁理论”,二者之间呈现幂关系,其指数约为2/3。本研究成果有助于预防高速列车内饰材料火灾发生,为高速列车防火安全设计提供基本数据和技术指导,同时也在一定程度丰富了火灾科学理论。