[实用新型]一种用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，具体涉及一种用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化的装置。

背景技术

塑料、橡胶、纤维等有机高分子材料在实际应用中存在的主要问题之一是易燃，如何对高分子材料的阻燃性能进行测试是该领域的重要研究方向之一。目前，国内外用于表征聚合物材料燃烧性能的实验方法较多，对于材料的阻燃机理，尤其是在凝聚相的阻燃机理，往往是通过材料的成炭行为（成炭数量和炭层质量）进行分析。通常认为，如果材料燃烧或热分解时生成残炭数量越多，炭层表面越连续致密，则会在材料表面形成有效的防火屏障，切断或减少火焰区与材料内部之间的热量传递和物质交换，显著提高材料的阻燃性能。采用的研究方法是通过扫描和/或透射电子显微镜观察残余物的形态结构，然后根据上述原则进行判断。但是，这种传统的研究方法仅仅是一种定性的理论分析，高分子材料热分解时生成的炭层到底能够在多大程度上阻止热量传递，保护材料免于火焰作用，国内外并没有可靠的实验装置及方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全新的燃烧试验装置，用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化的装置，设有一个用于固定高分子材料试样的固定座、一个能够向高分子材料试样表面喷射火焰的喷火装置和一个用于实时测量高分子材料试样在火焰作用下燃烧时内部温度的数字记录仪，所述的高分子材料试样中包埋有热电偶，热电偶通过热电偶补偿导线与数字记录仪连接。

其中，所述的固定座上还设有用于调整高分子材料试样上表面与喷火装置所喷出火焰之间夹角的角度调节装置。

进一步的，固定座中还设有竖直设置的丝杠和控制丝杠转动的电机，丝杠上套设有与其上的螺纹相配合的带有内螺母结构的滑块，所述的角度调节装置固定在滑块上，所述的固定座上还设有分别控制电机工作/停止、正转/反转的旋钮。

进一步的，固定座中设有用于引导滑块上下往复运动的导向柱，滑块上设有与导向柱配合的导套。

本实用新型中，角度调节装置由连接套、与连接套中心位置设置的螺纹孔配合连接的紧定螺钉以及用于放置高分子材料试样的承接盘组成，连接套通过可拆卸杆固定在滑块上，承接盘通过其上设置的延伸杆伸入到连接套内部的螺纹孔中，紧定螺钉将延伸杆可转动地固定在螺纹孔中。

本实用新型中，热电偶为沿着高分子材料试样的厚度方向设置的多个测温热电偶，各热电偶之间具有相同的温度响应特性，且在相同温度场下，各热电偶之间的温度差?T≤2℃。

本实用新型中，喷火装置包括引入燃气气源的输入管、设在输入管上的流量调节阀以及设在输入管末端的喷嘴，喷嘴对应设在高分子材料试样的上方，所述的固定座上还设有排烟装置以及与流量调节阀连接的流量调节旋钮。

进一步的，所述的固定座包括内外层设置的两个框体和固定在框体上部的方壳，两个框体之间设置的夹层中设有阻燃保温层，框体由底板、顶板以及用于垂直连接底板和顶板三个侧边的侧板组成，其中，顶板兼做方壳的底壁，内层框体的其中一个侧板的内壁上固定有刻度尺；所述的排烟装置设在方壳中，顶板上设有聚烟罩和与排烟装置对应设置的排烟口，且顶板上对应框体开口的位置设有挡烟板。

本实用新型中，所述的固定座和数字记录仪上对应设有多个热电偶补偿导线接头。

本实用新型中，固定座上还设有计时器。

本实用新型的有益效果：（1）、该装置利用喷火装置，使其喷出的火焰长度刚好喷射到高分子材料试样上表面，同时按下数字记录仪的启动和记录开关，开始进行燃烧试验和数据采集；该装置中热电偶通过热电偶补偿导线与数字记录仪连接，利用数字记录仪实时记录高分子材料试样燃烧时的内部温度，可以得到同一个样品不同厚度位置处或不同组成的样品相同厚度位置处的一系列温度变化数据，进而用于比较化学组成/微观结构不同的高分子材料在燃烧时的内部温度变化，实现了阻燃研究从定性的理论分析改进到定量的实验数据表征。

（2）、该装置制造成本较低，操作比较简单，能够原位、实时地测量和记录高分子材料在火焰作用下燃烧时内部温度随时间的动态变化，用实验数据来定量表征材料燃烧成炭行为对热量传递的影响，为阻燃高分子材料研究提供了一种全新的定量分析表征方法。

（3）、该装置利用由电机带动的丝杠以及与丝杠配套传动的滑块，实现滑块的上下往复移动，进而调整高分子材料试样与喷嘴之间的间距；同时，可以利用角度调节装置调整高分子材料试样上表面与喷嘴喷出火焰之间的夹角，满足不同的实验需要。