聚合物材料广泛应用于现代生活、工作和生产中,由于其本质上易燃可燃,容易引发或卷入火灾,因此具有热、烟、毒和腐蚀等各方面的潜在火灾危险性。
本书从聚合物材料在火灾中的作用、聚合物材料热解和燃烧的基本机理、火灾危险性的基本概念与评估体系,热解和燃烧与火灾危险性的内在联系等多个角度全面论述聚合物材料的火灾危险性问题,并列举几个典型火灾危险性评估实例,以期增加人们对火灾危害表现形式和事故趋势的了解,增强从材料角度防控火灾的意识、倡导基于可燃材料的潜在火灾危险性开发新型安全材料。
本书可供消防、安全、轻工、化工、军工等部门的有关技术人员及从事火灾科学和消防工程、公共安全、灾害化学、材料科学等研究领域的广大科研人员阅读参考,也可作为材料开发商、消防人员、安全技术人员、安全评价员、安全工程师、灾害预防专家的参考读,以及高等院校安全科学与工程、燃烧学、材料学等专业研究生和高年级本科生的教材、教参或课外读物。 |
聚合物材料由于具有独特的物理化学性能、易于合成、加工和设计而得以广泛应用于各种行业中,如建筑、家具、电子电器产品、交通工具等。然而,无论是天然(如木材)或合成(PE/PS/PP等树脂)聚合物,其化学结构都包含由C、H、O等元素组成的有机长链,因此,其本质具有可燃性,容易在受热后热解和燃烧,失去控制时则发展成为火灾。由可燃聚合物材料火灾的危险性造成的人员伤亡和财产损失令人震惊。据统计,聚合物材料燃烧产物中的CO是火灾中90%左右伤亡事故的直接原因。另外,每年欧洲有约5000人、美国约有4000多人在火灾中丧生,直接财产损失约占国内生产总值的o.2%,火灾总耗费则占国内生产总值1%左右。
在一定条件下,聚合物材料引发或卷入火灾后,通常会造成一系列危害,主要可分为热危害和非热危害两类。前者源于燃烧过程中热量的释放,后者源于烟气、毒性和腐蚀性燃.烧产物的生成。因此,火灾危险性分为热危险性、烟危险性、毒危险性、腐蚀危险性,每种危险性均具有尺度效应和规模效应。目前,人们对这些危害表现形式和造成事故的趋势还不够了解,对危害的防范还缺乏主动意识和针对性措施;相关研究活动仅仅限于小尺度实验条件下对可燃材料热解或燃烧产物的测试或着重于热解和燃烧过程本身;工业界还处于从单纯预防火灾角度进行安全生产,尚不具有充分的意识将火灾危险性评估作为优先环节纳入实现安全系统;材料制造业也很少将火灾危险性作为安全型材料的开发原则。本书从聚合物材料在火灾中的作用、聚合物材料热解和燃烧的基本机理、火灾危险性的基本概念与评估体系、热解和燃烧与火灾危险性的内在联系等多个角度全面论述聚合物材料的火灾危险性问题,并列举几个典型火灾危险性评估实例,以期对前述的各种认识不足、意识缺乏、评估体制欠缺等问题的解决有所帮助。
目前国内外尚无关于“基于材料的火灾危险性分析和评估”的专门著作,有关内容多出现在消防类书籍的部分章节中,且多限于定性描述。本书从聚合物材料角度出发,涉及内容从聚合物材料热解和燃烧机理到火灾场景危险性评估,更有助于从本质上理解和控制火灾危险性。希望本书能对材料开发商、材料学和灾害学研究者、规章制定者有参考意义。
本书适合作为大专院校的火灾和材料科学研究人员、燃烧或热能源学科的高年级本科生、硕士生、博士生以及材料开发商、消防人员、安全技术人员、安全评价员、安全工程师、灾害预防专家的参考读物。
本书由胡源主持编写大纲和修改定稿。编写人员分工如下:第一章,胡源、尤飞;第二章,胡源、杨丹丹、宋磊;第三章,尤飞、何淑琴;第四章,宋磊、聂士斌、何淑琴;第五章,胡源、陈昊、宋磊;第六章,胡源、陈希磊、尤飞;第七章,胡源、尤飞、丁严艳;第八章,胡源、尤飞。
由于本书首次尝试对聚合物材料的潜在火灾危险性进行系统总结,时间紧张再加上笔者水平有限,不当之处在所难免,敬请读者批评指正。
编 者
2007年4月于中国科学技术大学
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第一章 概论
第一节 聚合物和聚合物材料的分类
第二节 聚合物材料的应用
第三节 聚合物材料与火灾
参考文献
第二章 聚合物材料的热解和燃烧
第一节 聚合物材料的热解
一、热解形式
二、热解历程
三、热解特性
四、热解与燃烧
第二节 聚合物材料的燃烧
一、燃烧形式
二、燃烧历程
三、燃烧行为
四、燃烧特性
五、燃烧与火灾
六、材料在火灾中的行为
参考文献
第三章 聚合物材料的火灾危险性
第一节 聚合物材料与火灾危险性概述
第二节 聚合物材料火灾危险性分析的意义
一、为性能化防火分析提供依据
二、危险性控制
第三节 聚合物材料的火灾危险性
一、聚合物材料的燃烧危险性
二、聚合物燃烧产生的烟气的危害
第四节 聚合物材料火灾危险性的尺度效应
参考文献
第四章 聚合物材料的阻燃与防护技术
第一节 前言
一、卤系技术
二、磷系阻燃技术
三、氮系阻燃技术
四、无机填料阻燃技术
五、膨胀阻燃技术
六、聚合物/无机纳米复合技术
七、硅系阻燃技术
第二节 聚合物材料的表面涂层防火阻燃技术
一、防火涂料概述
二、防火涂料的组成、分类及防火原理
三、不同聚合物材料的表面涂层防火阻燃技术
四、聚合物表面防火阻燃技术的适用性和有效度
参考文献
第五章 火灾毒性评估
第一节 聚合物燃烧产物毒性概述
一、常见燃烧产物毒性介绍
二、常见有毒气体(CO、HCN、NO、NO:)的生物致毒机理
第二节 常见聚合物燃烧产生的污染物简介
一、塑料燃烧生成的多环芳烃(PAHs)
二、塑料燃烧生成的氯代有机化合物
三、燃烧过程塑料阻燃剂与多溴代二苯并二嗯英(PBDDs)和多溴代二苯
并呋喃(PBDFs)等的生成
四、塑料燃烧过程中硝基多环芳烃的生成
第三节 火灾毒性评估
一、火灾烟气毒性评估与预测的试验方法
二、火灾烟气毒性评测的数学模型
三、模型讨论
参考文献
第六章 火灾危险性评估
第一节 引言
第二节 聚合物材料火灾危险性评估
一、聚合物材料燃烧性能的几个方面
二、聚合物材料火灾危险性评估的方法
第三节 聚合物材料燃烧性能测试的尺度效应
参考文献
第七章 火灾风险性评估
第一节 风险评估基本概念
第二节 火灾风险评估方法概述
一、定性分析方法
二、半定量分析方法
三、定量分析方法
第三节 材料火灾风险性评估
一、聚合物材料与火灾
二、聚合物材料火灾毒性风险评估
参考文献
第八章 火灾危险性评估案例编选
第一节 金属面EPS夹芯板的火灾危险性评估
一、夹芯板基本特性
二、EPS芯材的燃烧和火灾行为
第二节 汽车内典型可燃物潜在火灾危险性评估
一、车用材料和汽车火灾
二、汽车坐垫和门板的潜在火灾危险性评估
参考文献
附录 阻燃性能测试标准
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| 本书可供消防、安全、轻工、化工、军工等部门的有关技术人员及从事火灾科学和消防工程、公共安全、灾害化学、材料科学等研究领域的广大科研人员阅读参考,也可作为材料开发商、消防人员、安全技术人员、安全评价员、安全工程师、灾害预防专家的参考读,以及高等院校安全科学与工程、燃烧学、材料学等专业研究生和高年级本科生的教材、教参或课外读物。 | |