楠竹粉燃烧特性及阻燃剂影响规律研究

发布时间：2020-06-22 09:21

【摘要】：竹粉作为竹材深度资源化利用的一种重要形式,被广泛应用于家具、建筑、制香、造纸和纺织等诸多领域,但其在生产、加工、储存和运输过程中,都存在较高的火灾危险性。本文以楠竹粉为研究对象,采用不同阻燃剂制备阻燃样,基于热重实验数据,以分析不同影响因素、不同阻燃剂种类及浓度,对楠竹粉样品燃烧特性参数和燃烧动力学参数的影响规律。主要研究如下:1、采用Malvern激光粒度分析仪,对不同目数的楠竹粉样品进行粒径分析,得到60~400目楠竹粉的中位粒径分别为:212、139、96.6、53.4和33.9um,比表面积分别达到:47.6、106.5、144.7、232.4和319.0m~2/kg;以《GBT 28731-2012固体生物质燃料工业分析方法》的实验方法,对楠竹粉样品进行工业元素分析,确定样品水分、灰分、挥发分和固定碳的含量,分别为:6.93%、5.32%、78.58%和9.17%;采用Vario EL III型元素分析仪对楠竹粉样品进行元素分析,得到样品所含元素的种类及含量为:C-41.07%、H-1.52%、O-56.73%、N-0.65%、S-0.03%,并进一步计算楠竹粉样品的低位发热值为21.48MJ/kg,为后续进行燃烧特性的研究工作提供了一定参数依据。2、研究了不同气氛、升温速率和样品粒径条件下,楠竹粉燃烧特性的变化规律,研究表明:N_2气氛相比空气气氛而言,会使得样品的失重变得缓慢,TG曲线的主失重峰延长,DTG曲线的失重速率峰值明显较低;升温速率的提高会使样品的热解过程产生热滞后效应,导致样品的燃烧区间向高温侧移动,燃烧速率、综合燃烧特性指数和燃烧动力学参数增大,样品整体燃烧性能提高;粒径的不断减小,会导致楠竹粉样品整个失重过程提前,样品着火温度和活化能降低,燃烧速率、综合燃烧特性指数增大,自燃及火灾危险性大大提升。3、采用六种磷系或无机氯化物阻燃剂,以溶液混合的方法制备不同浓度比的阻燃样品,并设置了空白对照样,而后对各样品进行热重实验,计算阻燃样的各项燃烧特性参数和燃烧动力学参数,以分析其对楠竹粉末的阻燃性能,结果表明,在各阻燃剂在最佳水平浓度下的阻燃性能排序为:氯化钙㧐磷酸二氢铵㧐氯化镁㧐磷酸三钠㧐氯化铵㧐聚磷酸铵,33%CaCl_2-Z阻燃样在共18个阻燃样品中对竹粉的阻燃效果最好。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK6
【图文】：

昆明理工大学硕士学位论文第二章楠竹粉理化特性分析11第二章楠竹粉理化特性分析2.1引言竹粉，顾名思义就是竹材磨碎后的粉末，相比竹原材其往往具有更高自燃倾向性和火灾危险性。本文所采用的实验样品竹粉，来自广东省惠州市某竹粉加工厂，该厂生产所采用的原材竹为当地产出的成年期楠竹，该种竹子生长周期一般为3~5年左右，成材后竿高达20米左右，粗可达20多厘米，经砍伐后可用作多种用途。该厂在生产竹粉时，其生产工艺流程大致如下：原竹砍伐→清洗消毒→自然晾干→破碎→一级粉碎→二级粉碎→过筛→入库，其中破碎、筛分和入库等环节往往存在大量竹粉堆积的情况，同时，为满足不同客户的需求，该厂通常会生产和储存大量的粒径规格从20目（850um）到400目（38um）不等的竹粉产品，而低粒径的竹粉其燃烧性能往往更强，导致工厂具有更高的火灾危险性，图2-1是竹粉厂现场的部分场景图。图2-1竹粉厂部分现场图同时，该厂生产的竹粉产品广泛应用于制香、皮革、造纸、家具、建材等相关企业，由于竹粉为典型的可燃性粉末，以其为原料制成的竹制产品，往往其防火性能也较差，而与其相关的火灾事故日常生活中屡见不鲜（图2-2和2-3为相关事故现场图）。多年来，学者们在竹制产品的防火抑燃方面也进行了诸多探索和研究，而其研究对象多家具、建材行业常用的竹粉胶合板、竹塑复合板等板材为主，此类竹制板材具有色调高雅、经久耐用、防水、防腐及防蛀性能较好等优点，多用于生产地板、吊顶、桌椅、书架、橱柜等相关产品，在其板材的生产过程添加阻燃剂，已被证实是一种提高成品防火性能的有效手段。但这种研究形式往往受生产工艺中多种因素的影响，如：竹粉量、板材压制方式、注胶的种类及

粒径分布,实物,样品,楠竹

昆明理工大学硕士学位论文第二章楠竹粉理化特性分析14d.200目楠竹粉末e.400目楠竹粉末图2-4各目数竹粉样品实物图2.3粒径分析2.3.1实验部分1.实验目的本节对各楠竹粉样品进行粒径分析测试，确定各目数楠竹粉样品的粒径分布情况及比表面积值的大小，为后续分析不同目数竹粉样品的燃烧特性，提供参数依据。2.实验样品将共5种规格分别为：60目、80目、100目、200目和400目的楠竹粉样品，放入恒温烘干箱内进行干燥处理，设定烘箱温度为105℃，干燥期间每隔一小时对其进行称重，待试样连续两次称重读值完全相同时，视为达到恒重，取出样品密闭冷却后，用密封袋保存，作为实验样品备用。

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