一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置及其表征方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，包括燃烧测试箱，设置在燃烧测试箱内部的悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构和燃烧机构，设置在燃烧测试箱外部的主控制柜，以及连接燃烧测试箱和主控制柜的数据传输电路；所述燃烧机构设置在聚合物样品下部，所述熔滴物收集机构设置在燃烧测试箱底部，所述热电偶测温机构和熔滴物收集机构通过数据传输电路与主控制柜连接。本发明专利技术能实时监测燃烧测试箱中的温度和燃烧火焰的温度，能实时记录熔滴物的重量、熔滴滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线，能测量聚合物样品的初始重量和熔滴行为结束后的重量，实时测量熔滴行为过程中聚合物样品的重量。本发明专利技术还提供了该装置的表征方法。

A device for characterizing the behavior of droplet behavior in the combustion of polymeric materials and its characterization method

The invention discloses a device for polymer droplet combustion behavior, including combustion test box, set the cantilever mechanism, in the internal combustion test box thermocouple mechanism, the droplet material collecting mechanism and combustion mechanism is arranged in the main control cabinet combustion test box outside, and the data transmission circuit is connected with the burning test box and the main control cabinet; the combustion mechanism is arranged in the lower part of the polymer sample, droplet material collecting mechanism is arranged at the bottom of the burning test box, the thermocouple mechanism and the droplet matter collecting mechanism is connected with the main control cabinet through data transmission circuit. The invention can temperature and flame combustion test box temperature real-time monitoring, can weight, initial time of molten drop and melt drop weight change curve real-time recording of droplet material, can end the initial weight and measurement of droplet behavior of the polymer sample after the polymer sample weight, the real time measurement of droplet behavior the weight of the. The invention also provides a characterization method of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置及其表征方法
本专利技术涉及聚合物材料熔滴性能表征领域，具体涉及的是一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置及其表征方法。
技术介绍
高分子聚合物材料由于具有来源丰富的原料，简便的加工成型过程，较小的密度，优异的力学、光学和电学性能，较好的耐腐蚀特性，较低的制造能耗等众多优点，在生产和生活各领域得到了广泛应用，但其中线性或某些支链型结构的有机高分子聚合物具有受热软化特性，燃烧时在重力作用下易发生熔融滴落(即熔滴)，形成滴落燃烧的油池火，油池火的形成会引燃未燃区材料，且产生的热反馈会促进材料燃烧，极大增加火灾危害性，为火灾防治带来了新问题。自二十世纪九十年代以来，典型热塑性材料火灾案例层出不穷，如2009年央视新楼火灾中发现外墙热塑性保温材料XPS具有明显的滴落流淌燃烧现象，此熔滴行为促进了火势发展，造成了惨重的经济损失和恶劣的社会影响，因此研究聚合物的熔融滴落行为对防治火灾具有重要意义，至上世纪开始国内外学者都在高分子材料燃烧抗熔滴方面进行了大量的研究，但目前对材料熔融滴落特性尤其是火灾条件下熔融滴落行为研究较少，常用测试方法仅有GB/T5455《纺织品燃烧性能-垂直方向损毁长度、阴燃和余燃时间的测定》和GB4609《塑料燃烧性能试验方法-垂直燃烧法》的材料垂直燃烧测试涉及材料燃烧过程中的熔滴行为表征，且偏重于是否熔滴及熔滴物是否引燃脱脂棉的定性评估，更适用于实际应用中材料产品评级和筛选，对科研中材料结构设计及配方优化所需信息十分有限，限制了对材料结构与熔滴性能间构效关系的深入研究。近年来相关研究和标准对现有垂直燃烧测试方法所采集信息进行增补，金勇等利用垂直燃烧获得燃烧时第一滴滴落时间及其质量等熔滴特性参数，通过分析其规律研究聚合物的熔体滴落行为；标准FZ/T50017-2011和专利CN102109508A中采用相同火焰从样品端垂直点燃定量纤维，通过记录第一滴熔滴时间、总燃烧时间和燃烧时间内总溶滴数表征材料融滴行为，但所述方法因受现有测试仪器功能限制，所采集的材料熔滴信息仍十分有限。综上，如何设计一种能有效解决现有技术不足的聚合材料燃烧熔滴行为表征装置，便成为本领域技术人员亟需解决的问题之一。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，包括燃烧测试箱，设置在燃烧测试箱内部的悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构和燃烧机构，设置在燃烧测试箱外部的主控制柜，以及连接燃烧测试箱和主控制柜的数据传输电路；所述悬臂机构用于悬挂聚合物样品和实时测量悬挂的聚合物样品重量，所述燃烧机构设置在聚合物样品下部，所述热电偶测温机构用于监测燃烧测试箱内实时温度和测量燃烧机构火焰温度，所述熔滴物收集机构设置在燃烧测试箱底部用于实时测量熔滴物重量、记录滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线，所述热电偶测温机构和熔滴物收集机构通过数据传输电路与主控制柜连接。具体的，所述悬臂机构包括一端与燃烧测试箱内侧壁连接的悬臂，与悬臂另一端连接的悬挂式机械秤，所述悬挂式机械秤下部用于挂接聚合物样品。具体的，所述熔滴物收集机构包括用于收集熔滴物的收集盘，设置在收集盘下部用于测量熔滴物重量的电子秤，以及设置在电子秤和收集盘之间用于记录熔滴滴落起始时间及熔滴物重量变化曲线的记录仪，所述记录仪和电子秤通过数据传输电路与主控制柜连接。具体的，所述热电偶测温机构包括设置在燃烧测试箱顶部用于监测燃烧测试箱内实时温度的第一热电偶温度计，以及设置在燃烧机构上方用于测量燃烧机构火焰温度的第二热电偶温度计，所诉第一热电偶温度计和第二热电偶温度计通过数据传输电路与主控制柜连接。具体的，所述燃烧机构包括与燃烧测试箱内壁连接的支撑臂，与支撑臂呈135°角连接的燃烧嘴，所述燃烧嘴设置有与主控制柜连接的电子点火器。进一步的，所述燃烧测试箱正面设置有开关门，所述开关门上设置有隔热耐火玻璃。基于前述内容，本专利技术还提供了该用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置的表征方法，包括以下步骤：(1)根据聚合物样品密度设计点燃火焰高度和时间；(2)将聚合物样品呈一定角度固定放置于燃烧测试箱中的悬臂机构上；(3)记录聚合物样品初始重量；(4)点燃火焰，并根据聚合物样品密度调节点燃火焰高度和时间；(5)通过测试箱中的热电偶测温机构监控火焰和箱内实时温度变化，并做记录；(6)记录第一滴熔滴时间、第一滴熔滴重量及剩余样品重量；(7)依次记录后续熔滴滴落时间、收集的熔滴重量、剩余样品重量以及熔滴滴数；(8)结合采集的数据获得聚合物样品在不同燃烧条件下的熔滴参数，并绘制熔滴物重量变化曲线。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术热电偶测温机构设置两个热电偶温度计，能实时监测燃烧测试箱中的温度和燃烧火焰的温度，提供研究材料燃烧过程中熔融滴落与温度变化之间的关系的依据；(2)熔滴物收集机构设置电子秤和设置于电子秤和收集盘间的记录仪，能实时记录熔滴物的重量和熔滴滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线；(3)悬臂机构设置有悬挂式机械秤，能测量聚合物样品的初始重量和熔滴行为结束后的重量，也能实时测量熔滴行为过程中聚合物样品的重量，便于通过装置建立熔滴物与燃烧时材料质量损失之间的关系；(4)支撑臂与燃烧嘴呈135°角能有效避免熔滴物滴落到燃烧机构上；(5)燃烧测试箱正面设置开关门，便于放置和取出聚合材料样品，也方便检修燃烧测试箱内部的部件，开关门上设置玻璃，方便观察燃烧熔滴行为也便于读取机械秤读数；(6)记录仪、电子秤、第一热电偶温度计、第二热电偶温度计、电子点火器与主控制柜连接，使得实时监测的数据能在主控制柜上储存和显示，也便于电火。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，附图标记对应的名称为：1-燃烧测试箱，2-主控制柜，3-数据传输电路，4-聚合物样品，5-悬臂，6-悬挂式机械秤，7-收集盘，8-电子秤，9-记录仪，10-第一热电偶温度计，11-第二热电偶温度计，12-支撑臂，13-燃烧嘴。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不仅限于以下实施例。如图1所示，一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，包括燃烧测试箱1、悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构、燃烧机构、主控制柜2、数据传输电路3；其中，悬臂机构包括一端与燃烧测试箱内侧壁连接的悬臂5，与悬臂5另一端连接的悬挂式机械秤6，熔滴物收集机构包括用于收集熔滴物的收集盘7，设置在收集盘7下部用于测量熔滴物重量的电子秤8，以及设置在电子秤8和收集盘7之间用于记录熔滴滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线的记录仪9，热电偶测温机构包括设置在燃烧测试箱1顶部用于监测燃烧测试箱1内实时温度的第一热电偶温度计10，以及设置在燃烧机构上方用于测量燃烧机构火焰温度的第二热电偶温度计11，燃烧机构包括与燃烧测试箱1内壁连接的支撑臂12，与支撑臂12呈135°角连接的燃烧嘴13。悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构和燃烧机构设置在燃烧测试箱1的内部，主控制柜2设置在燃烧测试箱1的外部，数据传输电路3连接燃烧测试箱1和主控制柜2，燃烧机构设置在聚合物样品4下部，熔滴物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，其特征在于，包括燃烧测试箱(1)，设置在燃烧测试箱内部的悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构和燃烧机构，设置在燃烧测试箱外部的主控制柜(2)，以及连接燃烧测试箱和主控制柜的数据传输电路(3)；所述悬臂机构用于悬挂聚合物样品(4)和实时测量悬挂的聚合物样品重量，所述燃烧机构设置在聚合物样品下部，所述热电偶测温机构用于监测燃烧测试箱内实时温度和测量燃烧机构火焰温度，所述熔滴物收集机构设置在燃烧测试箱底部用于实时测量熔滴物重量、记录滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线，所述热电偶测温机构和熔滴物收集机构通过数据传输电路与主控制柜连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，其特征在于，包括燃烧测试箱(1)，设置在燃烧测试箱内部的悬臂机构、热电偶测温机构、熔滴物收集机构和燃烧机构，设置在燃烧测试箱外部的主控制柜(2)，以及连接燃烧测试箱和主控制柜的数据传输电路(3)；所述悬臂机构用于悬挂聚合物样品(4)和实时测量悬挂的聚合物样品重量，所述燃烧机构设置在聚合物样品下部，所述热电偶测温机构用于监测燃烧测试箱内实时温度和测量燃烧机构火焰温度，所述熔滴物收集机构设置在燃烧测试箱底部用于实时测量熔滴物重量、记录滴落初始时间及熔滴物重量变化曲线，所述热电偶测温机构和熔滴物收集机构通过数据传输电路与主控制柜连接。2.根据权利要求1所述的一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，其特征在于，所述悬臂机构包括一端与燃烧测试箱内侧壁连接的悬臂(5)，与悬臂另一端连接的悬挂式机械秤(6)，所述悬挂式机械秤下部用于挂接聚合物样品。3.根据权利要求1所述的一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，其特征在于，所述熔滴物收集机构包括用于收集熔滴物的收集盘(7)，设置在收集盘下部用于测量熔滴物重量的电子秤(8)，以及设置在电子秤和收集盘之间用于记录熔滴滴落起始时间及熔滴物重量变化曲线的记录仪(9)，所述记录仪和电子秤通过数据传输电路与主控制柜连接。4.根据权利要求1所述的一种用于聚合材料燃烧熔滴行为表征的装置，其特征在于，所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘微，葛欣国，尹朝露，卢国建，
申请(专利权)人：公安部四川消防研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51