一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法与流程

本发明属于材料燃烧仿真分析领域，特别是涉及一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法。

背景技术：

1、近些年，电气火灾在全国火灾中的占比越来越大，为做好电气防火，提高材料的防火性能，需要对阻燃材料进行改性或者研发新型防火材料。研发新型阻燃材料初期，需要对组成原料配方进行实验对比，将不同种类、不同添加量的基料、阻燃剂以及偶联剂混合在一起，分别研究不同组合的阻燃性能，以获得最优配比。目前，常使用极限氧指数法和ul94标准来判定材料的阻燃性能，但研究结果表明二者并不具有一致性，仅依靠氧指数不足以表征材料的阻燃性能，需要结合垂直燃烧试验来共同判定。将不同配比的阻燃材料进行垂直燃烧试验分析后，观察实验现象选择出阻燃性能最优的组合。

2、根据规定对阻燃材料进行垂直燃烧实验，通过记录材料燃烧的余辉、余焰时间，观察余辉、余焰是否蔓延至夹具，可对材料的阻燃等级进行判定并对不同配方的阻燃性能进行初步筛选。具体的实体实验需要搭建一个试验体系，对多同配比的阻燃材料进行垂直燃烧，该过程需多次尝试，工作量繁重且误差较大，一旦调节错误产品可能出现不同的属性，或者不符合规格，导致浪费、成本高昂的返工，甚至危害操作人员的身体健康。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提出了一种有关阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，该仿真可以模拟多种不同配比阻燃材料的垂直燃烧性能，在产品开发初期可以快速筛选最优配比，建模时间短暂，人工、设备误差小，实验结果迅速准确，绿色环保，更具有安全性和经济性，为优化阻燃材料性能提供了参考依据，同时对工业界材料产品开发具有重要意义。

2、一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，包括如下步骤：

3、将基料与阻燃剂混合，形成阻燃材料，根据阻燃材料的热释放速率进行线性拟合，得到平均热释放速率，并将平均热释放速率与基料和阻燃剂的参数输入垂直燃烧模型中；

4、设置喷灯的第一次激活事件，运行仿真，记录第一次仿真结果；

5、设置喷灯的第二次激活事件，运行仿真，记录第二次仿真结果；

6、根据第一次仿真结果和第二次仿真结果，判断阻燃材料的阻燃级别。

7、进一步的，垂直燃烧模型为一个长0.5m，宽0.5m，高0.75m的方形开放环境，四周和上方设置为开放表面，地面设置为惰性表面。

8、进一步的，垂直燃烧模型内设置有模拟夹具、试样材料、模拟喷灯以及棉花垫。

9、进一步的，地面中央设置长50mm，宽50mm，高6mm的脱脂棉片；脱脂棉片上方距地面0.3m处布置酒精喷灯，喷灯上10mm处布置长条试样；在试样上端6mm处布置模拟夹具。

10、进一步的，喷灯的直径为9.6±0.3mm。

11、进一步的，长条试样的长130mm，宽13mm，厚度13mm。

12、进一步的，基料和阻燃剂的参数包括密度、燃点、导热率与比热。

13、进一步的，第一次仿真结果包括第一次余焰时间，余辉蔓延情况；第二次仿真结果包括第二次余焰时间和余辉时间，以及余辉是否蔓延情况。

14、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

15、本发明的垂直燃烧模型能够简单快速模拟多种不同配比配料的垂直燃烧实验，在产品开发初期可以快速筛选最优配比，灵活性高，解决了产品开发初期工作量大、实验周期长、成本高、危险系数大、污染环境等问题。本发明仿真所得实验数据快速准确，重复观察火焰以及烟雾颗粒的蔓延过程，能够获取任意位置的温度切片或热释放速率随时间的变化过程，快速判断出材料的阻燃等级，为优化阻燃材料的性能、寻找阻燃材料的最佳配比提供了参考。

技术特征：

1.一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，垂直燃烧模型为一个长0.5m，宽0.5m，高0.75m的方形开放环境，四周和上方设置为开放表面，地面设置为惰性表面。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，垂直燃烧模型内设置有模拟夹具、试样材料、模拟喷灯以及棉花垫。

4.根据权利要求3所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，地面中央设置长50mm，宽50mm，高6mm的脱脂棉片；脱脂棉片上方距地面0.3m处布置酒精喷灯，喷灯上10mm处布置长条试样；在试样上端6mm处布置模拟夹具。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，喷灯的直径为9.6±0.3mm。

6.根据权利要求4所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，长条试样的长130mm，宽13mm，厚度13mm。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，基料和阻燃剂的参数包括密度、燃点、导热率与比热。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，其特征在于，第一次仿真结果包括第一次余焰时间，余辉蔓延情况；第二次仿真结果包括第二次余焰时间和余辉时间，以及余辉是否蔓延情况。

技术总结
本发明公开了一种阻燃材料垂直燃烧的仿真方法，包括如下步骤：将基料与阻燃剂混合，形成阻燃材料，根据阻燃材料的热释放速率进行线性拟合，得到平均热释放速率，并将平均热释放速率与基料和阻燃剂的参数输入垂直燃烧模型中；设置喷灯的第一次激活事件，运行仿真，记录第一次仿真结果；设置喷灯的第二次激活事件，运行仿真，记录第二次仿真结果；根据第一次仿真结果和第二次仿真结果，判断阻燃材料的阻燃级别。本发明的垂直燃烧模型能够简单快速模拟多种不同配比配料的垂直燃烧实验，在产品开发初期可以快速筛选最优配比，灵活性高，快速判断出材料的阻燃等级，为优化阻燃材料的性能、寻找阻燃材料的最佳配比提供了参考。

技术研发人员：王慧,冯语,程智平,张秉玺,豆蕊,徐曼
受保护的技术使用者：西安西电光电缆有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14