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聚合物材料因具有优异的性能而在生产生活重点领域得到广泛应用,但其易燃的特性要求必须对其进行阻燃处理。阻燃材料的最终目的是在应用中降低火灾危险性,因此需要结合标准测试和场景应用对其火灾危险性进行评价。
选择了几种代表性的聚合物材料:聚丙烯(PP),聚氨酯(PU)泡沫塑料和乙烯--醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为轿车和电缆的主要材料,制备了相应的阻燃材料,并对这些材料进行热物理性能、热解和燃烧性能测试,测试并比较阻燃材料相对于非阻燃材料的导热性能、着火行为、热解方式和燃烧行为的不同,评价材料的火灾危险性,获取重要的指标和参数。选择了轿车和电缆隧道两种场景进行了火灾模拟计算,研究阻燃材料应用于具体的火灾场景中的燃烧特性及有效性。
阻燃剂的加入会影响聚合物材料的热物理性能,特别是阻燃EVA材料,高剂量的Mg(OH)2的加入使材料的密度和导热系数明显增加。对材料的热重分析表明,阻燃材料的热稳定性增加,热解速率大大降低,热解向高温区移动,热解残渣量提高;阻燃材料还能明显提高材料的着火温度,延长材料的着火时间;锥形量热仪实验中,阻燃材料均表现了优异的性能。表现为热释放速率和质量损失速率的显著降低、着火时间和燃烧时间的延长。表明阻燃材料能有效降低火灾初期的火灾危险性。
对这三种阻燃材料在其典型应用终端进行火灾模拟结果表明,阻燃材料的应用能有效延迟着火和火蔓延,显著降低特别是初期的热释放速率,降低火灾危险性,甚至在大得多的火源才能着火燃烧,火蔓延明显变得困难,热释放速率和总释放热也大大降低。