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随着社会的发展,窗帘在人民生活中的使用量大幅增长,成为家庭、宾馆等场所中装饰的重要组成部分之一。窗帘在给人们带来美观和方便的同时也带来了火灾危险性。一旦窗帘被引燃,所释放的大量有毒气体和腐蚀性气体对人员会造成危害,对环境物体会造成腐蚀,燃烧产生的大量烟雾,会降低能见度,妨碍人员逃生以及灭火救援,此外,在良好通风条件下,被引燃的窗帘火焰会迅速蔓延,将室内其他可燃材料引燃,从而扩大火势,增大危害。因此本文以市场上常见的三种涤纶和棉混纺的窗帘材料作为研究对象,从小尺寸实验入手,结合全尺寸实验,对其火灾特性及影响因素进行全面研究。
本文首先从微观的角度对三种混纺材料和纯棉材料进行实验研究。利用热重-差热(TG-DTA)联动分析仪研究了四种窗帘试样的热解行为,分析了材料在受热过程中结构和成分的变化,考虑了不同升温速率以及两种加热气氛(空气和氮气)对试样热解过程的影响,并与纯涤纶的热解过程进行了比较,采用非等温动力学方法对窗帘试样的热解动力学进行研究,得到了窗帘材料各个阶段的活化能,为研究窗帘的火灾行为提供最基础的数据支持。
由于传统的热分析方法不能提供火灾燃烧的真实条件,且试样热解性能与燃烧性能还存在一定差异,因此利用锥形量热仪对成品窗帘在不同热辐射强度下的热释放速率、质量损失速率、烟气产生速率等火灾特性参数进行研究,对窗帘试样燃烧性能的影响因素进行了分析。
全尺寸实验是研究窗帘火灾特性的重要手段。窗帘能否发生火蔓延,火蔓延速率如何,是评价其火灾危险性的一个重要指标。为了研究窗帘的火蔓延过程,必须开展全尺寸的实验研究。因此,在原有全尺寸多功能热释放速率实验台的基础上,建立了窗帘火蔓延实验台,利用该实验台对窗帘试样的火蔓延速率、热释放速率、烟气产生速率等火灾特性参数进行测量,分析窗帘试样的火灾行为,研究各参数之间的关系,考察了褶皱率和距墙距离等因素对窗帘火蔓延过程的影响。研究表明,在无褶皱的情况下,含棉40%和45%的试样在距墙不同距离时竖直向上火蔓延速率都呈指数增长,褶皱对竖直向上火蔓延速度的影响不大。不同褶皱情况下的结果表明,褶皱后宽度为1.1m即褶皱率为0.21时,热释放速率峰值最大,产烟量在褶皱率小于0.21时随褶皱的增加而增加,褶皱继续增大则对火灾发展起抑止作用,峰值减小,产烟量也有一定的随机性。距墙不同距离的实验结果表明,到墙距离的增大使火灾发展变快,热释放速率峰值增大,产烟量也随着距离的增加而增加,这说明试样两端的供氧情况对火灾的发展起着重要作用。