熱塑性高分子材料火災(zāi)特性及撲救對(duì)策——熱塑性高分子材料的熱轉(zhuǎn)變特性與燃燒形式(3)
評(píng)論: 更新日期:2008年05月06日
1. 熱塑高分子材料的熱轉(zhuǎn)變特性
熱塑性高分子材料在較低溫度下都為剛性固體,按照是否結(jié)晶可分為結(jié)晶和非結(jié)晶(無(wú)定性)熱塑性高分子材料。隨溫度升高,非結(jié)晶熱塑性高分子材料先是在達(dá)到玻璃化溫度(Tg)后發(fā)生軟化、進(jìn)入高彈態(tài)(類似皮革狀),然后溫度繼續(xù)升高,達(dá)到粘流溫度(Tf)后處于粘流態(tài)。結(jié)晶度較低(小于40%)的熱塑性高分子材料,隨溫度升高,先在達(dá)到Tg后發(fā)生軟化、進(jìn)高彈態(tài),然后溫度繼續(xù)升高,達(dá)到熔點(diǎn)(Tm)后成為粘性流體。結(jié)晶度較高(大于40%)的熱塑性高分子材料,溫度升高到Tg后不軟化,達(dá)到Tm后才熔化為粘性流體。如果結(jié)晶高分子材料的分子量足夠大(如超高分子量聚乙烯),無(wú)定性部分的Tf會(huì)大于結(jié)晶部分的Tm,那么溫度升高到Tm后,先是成為高彈態(tài),只有在溫度超過(guò)Tf后才成為粘性流體,此時(shí)如果溫度繼續(xù)升高、達(dá)到分解溫度(Td),熱塑性高分子材料將發(fā)生化學(xué)分解。
一般情況下,大多數(shù)熱塑性高分子材料的Tg小于150℃,Tm小于200℃,Tf小于250℃,Td小于350℃。由于燃燒時(shí)溫度一般超過(guò)500℃,因此,發(fā)生火災(zāi)后,熱塑性高分子都會(huì)先被加熱到粘流態(tài),并發(fā)生化學(xué)分解(化學(xué)分解機(jī)理主要為鏈?zhǔn)浇饩酆蜔o(wú)規(guī)分解),生成單體、二聚體、多聚體、小分子無(wú)規(guī)分解物以及其它小分子量粘性物質(zhì)(如焦化產(chǎn)物等)。 這些分解物中,有許多小分子量物質(zhì)在燃燒溫度下呈氣態(tài)。
2. 熱塑性高分子材料燃燒形式
鑒于熱塑性高分子材料具有上述熱轉(zhuǎn)變特性,發(fā)生火災(zāi)時(shí)燃燒表面上方的燃燒物質(zhì)實(shí)際上是熱塑性高分子材料分解的分子量較小、在燃燒溫度下呈氣態(tài)的分解物。因此,熱塑性高分子材料火災(zāi)的燃燒形式呈氣相燃燒。另外,燃燒表面呈現(xiàn)粘流態(tài),這些表面粘流物質(zhì)主要是熔融的高分子量物質(zhì)以及在燃燒溫度不揮發(fā)的小分子量分解物等。