基于自组织神经网络的炉膛火焰燃烧诊断系统

针对目前大型锅炉火焰检测手段的落后现状,提出了一种基于数字图像处理与自组织竞争神经网络进行燃烧诊断的方法,设计了一套火焰燃烧诊断系统.利用数字图像处理技术提取火焰特征量,应用神经网络的竞争学习对不同负荷下的全炉膛火焰图像进行识别分类,从而实现燃烧诊断和灭火预警的功能.     

Incombustible Polymer Electrolyte Boosting Safety of Solid-State Lithium Batteries: A Review

Lithium-ion batteries with their portability, high energy density, and reusability are frequently used in today's world. Under extreme conditions, lithium-ion batteries leak, burn, and even explode. Therefore, improving the safety of lithium-ion batteries has become a focus of attention. Researchers believe using a solid electrolyte instead of a liquid one can solve the lithium battery safety issue. Due to the low price, good processability and high safety of the solid polymer electrolytes, increasing attention have been paid to them. However, polymer electrolytes can also decompose and burn under extreme conditions. Moreover, lithium dendrites are formed continuously due to the uneven charge distribution on the surface of the lithium metal anode. A short circuit caused by a lithium dendrite can cause the battery to thermal runaway. As a result, the safety of polymer solid-state batteries remains a challenge. In this review, the thermal runaway mechanism of the batteries is summarized, and the batteries abuse test standard is introduced. In addition, the recent works on the high-safety polymer electrolytes and the solution strategies of lithium anode problems in polymer batteries are reviewed. Finally, the development direction of safe polymer solid lithium batteries is prospected.     

氢氧化铝/膦掺杂丙烯酸树脂的热稳定性和协同阻燃效应

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与甲基丙烯酸-β-羟乙酯反应得到膦化物2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)丙酸2-羟乙酯(DOPO-HM),将氢氧化铝(Alu)与DOPO-HM掺杂到丙烯酸树脂(AR)制备丙烯酸树脂阻燃复合材料AR/DOPO-HM/Alu。通过热重分析、极限氧指数(LOI)、扫描电镜、X射线光电子能谱(XPS)对复合材料及炭层进行分析。研究表明,DOPO-HM/Alu体系能协同提高复合材料的热稳定性和LOI,复合材料在空气和氮气中热分解炭层致密。XPS研究阻燃机理揭示DOPO-HM的分解产物聚磷酸催化分解基体成炭过程在Al2O3表面进行,焦磷酸铝的生成证明存在协同阻燃效应。Horowitz-Metzger理论计算复合材料的分解活化能,结果表明Al2O3对膦催化复合材料分解成炭过程具有正向助催化作用,协同提高复合材料阻燃效力。     

膨胀型阻燃涂料对木材的阻燃性能

以脲醛树脂(UF)和硅丙乳液(SEA)树脂分别为基料,三聚氰胺磷酸盐(MP)-三聚氰胺(MEL)-季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系,制备膨胀型阻燃涂料。通过极限氧指数、热重分析、锥形量热、扫描电镜对涂料阻燃性能表征分析证明,与SEA相比,UF分解温度较低,残炭量提高了11.53%;与硅丙乳液基三聚氰胺磷酸盐涂料(SEA/MP)木材阻燃涂料相比,脲醛树脂基三聚氰胺磷酸盐涂料(UF/MP/MEL/PER)木材阻燃涂料具有良好的阻燃性能、热稳定性和抑烟性能,残炭量提高了5.05%,总放热量降低了17.0%,总烟气生成量降低了39.3%,在木材表面形成的炭层更加完整。     

三聚氰胺改性聚氨基环三磷腈对环氧树脂的阻燃作用

通过极限氧指数测定,垂直燃烧试验和锥形量热分析研究了三聚氰胺改性聚氨基环三磷腈(MPHACTPA)对改性脂肪胺固化环氧树脂(E-44/DG593)的阻燃作用,并与聚氨基环三磷腈(PHACTPA)进行了比较。结果表明,PHACTPA和MPHACTPA对E-44/DG593均有较好的阻燃作用。三聚氰胺与六氯环三磷腈的摩尔比对MPHACTPA的阻燃作用有些影响,当两者的摩尔比为1.5∶1(MPHACTPA-2)时,其阻燃作用最好。锥形量热试验残余物分析结果表明:PHACTPA和MPHACTPA在燃烧过程中受热分解成磷酸、偏磷酸、聚磷酸等,这些化合物促使E-44/GD731脱水炭化,并在NH3、N2、CO2等惰性气体的发泡作用下形成膨胀性炭层,因而产生强的凝聚相阻燃作用。MPHACTPA-2促进成炭的能力较强,因而阻燃作用更好。     

含磷腈环氧树脂阻燃和热解动力学

采用热重(TG)和微商热重(DTG)实验分析技术,分别对自制的六-对氨基苯氧基环三磷腈(PNH)和4,4’-二氨基二苯甲烷(DMA)为E51型环氧树脂的固化剂,研究了在氮气和空气氛围中2种环氧树脂的阻燃特性和热解动力学;运用Achar法和Coats-Redfern法建立了二者的热裂解动力学模型,得到了2种体系的动力学表观活化能和指前因子。研究表明,与不含磷环氧树脂相比,磷腈固化的环氧树脂更易发生热裂解,而在高温阶段却明显具有阻燃特性;磷腈固化的环氧树脂裂解后期残炭量较高,其活化能与其阻燃机理有关:即表观活化能越大阻燃性越强。     

CMSs/PET微胶囊阻燃PET纤维制备与表征

将采用原位聚合法自制的核-壳型碳微球(CMSs)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微胶囊(PCMSs)作为阻燃剂,采用熔融纺丝法制备阻燃PCMSs/PET功能纤维。通过扫描电镜、声速仪、强伸仪、极限氧指数仪等测试设备对添加不同质量分数的阻燃剂的阻燃功能纤维的结构及性能进行测试和表征。结果表明:当阻燃剂PCMSs的质量分数为0.6%时,PCMSs在PET纤维基体中的分散性和相容性良好,此时纤维表面较为光滑,同时具有优良的吸湿性能和阻燃性能,但其力学性能稍低于PCMSs质量分数为0.2%时的PCMSs/PET纤维。     

不同表面活性剂处理的Sb_2O_3对PVC复合材料阻燃性能的影响

利用高能球磨法制备Sb_2O_3粉末,采用聚乙二醇-6000、十二烷基硫酸钠和OP-10对Sb_2O_3粉末进行表面改性,研究不同表面活性剂改性的Sb_2O_3颗粒对PVC复合材料体系阻燃性能的影响。运用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对Sb_2O_3的物相组成、颗粒形貌、平均粒径进行表征,利用X射线能量色散谱仪(EDS)、极限氧指数仪以及垂直燃烧实验分别对Sb_2O_3/PVC复合材料的粒子分布、阻燃性能进行研究。结果表明:当聚乙二醇-6000作为表面活性剂时,由于纳米Sb_2O_3粒子表面有机膜空间位阻效应较大,使得纳米Sb_2O_3在PVC基体中表现出良好的分散性。当纳米Sb_2O_3添加量为1.26%(质量分数,下同)时,PVC复合材料的氧指数为27.1%,材料处于难燃级别;当采用十二烷基硫酸钠和OP-10作为表面活性剂时,Sb_2O_3颗粒表面包覆效果差,Sb_2O_3颗粒粒径分别为100nm和150nm,Sb_2O_3在PVC基体中分散性变差,并出现团聚现象。当Sb_2O_3添加量为1.26%时,PVC复合材料的氧指数分别为24.7%和25.3%,材料未达到难燃级别。     

硬脂酸粉尘爆炸过程中火焰传播试验及数值模拟

采用试验和数值模拟相结合的方法研究了硬脂酸粉尘火焰在上端开口的圆柱形垂直燃烧管道的传播过程。试验利用高速摄影系统和红外热成像仪记录了火焰的传播过程和温度分布情况,结果表明:火焰传播速度和火焰温度均呈现先增大后减小的趋势。采用Fluent软件计算得到的模拟结果与试验值吻合较好,模拟结果揭示了硬脂酸粉尘爆炸过程中气流速度的变化情况,分析结果表明:在同一时刻,气流速度高于粉尘火焰传播速度,是造成粉尘二次扬尘,进而产生持续爆炸的重要因素之一。     

无模板剂水热合成Bi12O17Cl2纳米带及其阻燃性能研究

以β-Bi2O3为原料,采用无模板剂水热法制备了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征并作为阻燃剂添加到聚氯乙烯(PVC)中评价其阻燃性能。结果表明,适宜的Bi/Cl物质的量比对水热合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带及其化学计量比影响显著,当Bi/Cl物质的量比为1∶2.5时,可得到分散性好、形貌均匀的Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带;改变Bi/Cl物质的量比,纳米带中Bi/Cl化学计量比从6∶1变成2.4∶1。初步探讨了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带可能的生长机理,在水热反应过程中,Bi 3+与Cl-发生络合反应形成BiCln3-n络合物,从而合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带。