聚合物材料火灾烟气中毒性产物释放的影响因素

Toxic products in the fire disaster is the most important reason for fire casualties. With the widely application of new material, the toxic products in the fire effluents are getting more and more diversified and complicated. And the emission principle and toxic effect for these various toxic gases are quite different from the previous study results for carbon monoxide. This proposal is going to be focused on the main influence factors which affect the yield of toxic products during the combustion of polymer material, and also the emission principle of various toxic products. A series of controlled fire tests will be conducted, and different toxic products from the fire effluents, including CO, HCN, HCl, NOx, unborn hydrocarbon（UHC）and soot, will be quantitatively analyzed. The influence of internal and external factors on the emission of different toxic gases and soot will be studied, including the material characteristics, the combustion environment and the fire stage. The emission trend of multiple toxic products with the change of multiple factors will be obtained. The emission yield models and scale relation will be established, and the mechanism to form the toxic products will be achieved. All these studies will help to clarify the emission principle of multiple toxic products in the fire effluents. And it will provide the experimental data and theoretical foundation basis for the toxicity predication in the fire scenario, the reference for the toxic evaluation of material, and the design for attenuated toxicity design in for the future material formula.

火灾毒性产物是导致火灾伤亡事故的最主要原因。随着各种新型材料的广泛应用，火灾烟气中毒性气体成分趋于多样化和复杂化，而且各种不同毒性气体释放规律和毒性作用也不同以往研究过的一氧化碳规律。本项目围绕聚合物材料燃烧过程中烟气毒性物质产生的主要影响因素，以及各种毒性产物释放规律开展研究。拟通过各种控制燃烧条件的实验模拟，对其燃烧后所释放的CO、HCN、HCl、NOx、未燃烧碳氢化合物（UHC）和烟尘等复杂毒性成分进行定量分析测试，研究材料特征、燃烧环境及其火灾发展阶段等内外部因素对毒性气体和烟尘生成的影响作用；从而获得各毒性产物随各影响因素变化的释放规律；并建立相应的气体产率模型及尺度关系，最终确定毒性物质释放的主要形成机制。希望通过本项目的研究，能够厘清火灾烟气中多种毒性气体的释放规律，为火灾场景毒性预测、材料的毒性评价方法及未来的材料减毒配方设计提供有价值的实验数据和理论依据。

火灾毒性产物是导致火灾伤亡事故的最主要原因。随着各种新型材料的广泛应用，火灾烟气中毒性气体成分趋于多样化和复杂化。本项目围绕聚合物材料燃烧过程中烟气毒性物质产生的主要影响因素，以及各种毒性产物释放规律开展研究。首先搭建了小尺寸火灾实验台，开展了燃烧环境对多种毒性产物释放影响的实验研究，研究了温度、通风、环境气压、氧气浓度、加热速率、辐射热流密度等因素对多种毒性物质释放过程的影响作用；确定了各影响因素及其互耦合作用下各毒性物质的释放规律及其主要影响因素。其次开展了材料特性对多种毒性产物释放影响的实验研究，研究了化学组成及元素含量对各类毒性产物释放的影响，探讨了材料的热解、成炭与阻燃机理对毒性物质释放的影响作用。通过改变材料的物理尺寸等物理形态等对火灾烟气毒性物质产率的影响。并且研究了各毒性物质的产率随主要影响参数的变化规律，确定了不同材料在不同工况下的有效剂量分数（FED）值，对该聚合物材料行毒性综合评价，量化评价各种毒性气体在总毒性中权重，分析了每种气体对整体毒性的贡献程度，最终得到了典型聚合物材料的火灾危险性综合评价指标。并且研究了不同尺度下火灾毒性气体释放浓度变化情况和最终产率的变化规律，以及在不同通风状态下与不同尺寸实验的尺度关系，探索了实验尺度对毒性物质释放过程和最终产率的影响作用。.本项目通过研究不同材料燃烧的烟气的组成及产生规律、同一材料在不同燃烧条件下烟气毒物的生成规律、影响火灾烟气毒物产生的主要因素等方面，对于全面认识火灾烟气毒性、选择低燃烧毒性材料、消防操作中的防毒规程制定等均有重要的指导意义。为火灾场景毒性预测、材料的毒性评价方法及未来的材料减毒配方设计提供了有价值的实验数据和理论依据。.