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聚合物小尺度燃烧被广泛应用于评价材料的阻燃性和火灾危害,但是对其研究得并不多,且大部分集中于锥形量热仪这种外加辐射热流作用下的聚合物小尺度燃烧过程。对小火源作用下聚合物小尺度燃烧过程及相关理论的研究很少,但是对其研究不仅有助于认识传统的实验方法如UL94实验的燃烧动力学及与其它实验方法之间的关联性,帮助材料及化学研究人员更科学和高效的开发阻燃材料,而且对火灾调查和大型火灾模拟有重要意义。因此,很有必要深入地研究和模拟小火源作用下聚合物小尺度燃烧过程。本文以UL94垂直燃烧实验作为小火源作用下聚合物小尺度燃烧的代表,围绕小火源作用下的聚合物点燃、聚合物小尺度向上火蔓延燃烧、以及燃烧过程中的滴落行为三个问题进行了研究。对点燃问题的研究表明小火焰对小尺寸聚合物样品的直接加热作用以对流加热为主要传热机理,且加热热流强度很高,理论分析和实验测试表明该热流强度接近于100kW/m2。而且,边角效应在该加热过程中很重要。高热流特征和边角效应的共同作用导致纯聚合物样品在小火焰的直接加热下的点燃时间很短,且随着样品厚度的增加而延长。在考虑对流加热特征和边角的多维传热特点的基础上建立了合理的点燃模型,该模型的模拟结果与本文提出的点燃时间测试方法测得的点燃时间实验结果吻合较好。基于模型模拟结果进行的灵敏性分析表明点燃温度、火焰温度、对流传热系数是影响点燃时间的重要参数。结合理论分析,提出了点燃指数以用来快速评判材料耐点燃的大小顺序。采用搭建的实验装置对UL94实验中的聚合物小尺度向上火蔓延燃烧的研究发现聚合物小尺度燃烧时燃烧速率较低,其峰值质量损失速率的数量级为0.001-0.01g/s,且样品厚度对燃烧速率影响不大。本文建立了聚合物小尺度向上火蔓延燃烧模拟模型,并测定了模型参数如聚合物火焰的加热特性、材料的物性参数和分解动力学参数等,且发现模型参数的不确定性较大,势必影响模型模拟结果的准确性。但是,该模型模拟的非成炭和成炭材料的燃烧速率与实验结果处于同一个数量级,在一定程度上表明该模型的合理性和正确性。对模拟结果的分析表明边角效应在聚合物小尺度燃烧及火蔓延过程中也很重要。基于模拟结果的灵敏度分析表明动力学参数包括分解反应活化能和指前因子对点燃时间、燃烧速率和火蔓延速率至关重要。分解反应参数,包括指前因子、活化能、分解热和成炭率,对预测燃烧速率如峰值和平均质量损失速率很重要。对熔体滴落行为的实验研究发现在聚合物小尺度燃烧过程中也存在两种类型的滴落,即大尺寸滴落和小尺寸滴落。大尺寸滴落发生较晚,滴落频率较慢,滴落导致火焰高度的明显下降,每一滴的尺寸分布不均,滴落物平均质量的数量级为0.01g;小尺寸滴落发生较早,滴落频率较快,滴落导致火焰闪烁,每一滴的大小基本相同,滴落物平均质量的数量级为0.001g。此外,对某些材料,滴落还可能导致熄灭。此外,本文提出了适用于聚合物小尺度燃烧过程中大尺寸滴落的基于力学平衡的熔体滴落模型,并提出了实验方法以获取聚合物的滴落模型参数。建立了考虑熔体大尺寸滴落行为的聚合物小尺度燃烧过程综合模拟模型,该模型对大尺寸滴落行为的预测结果比较合理,且模拟结果表明聚合物内部温度是影响第一滴滴落时间的重要因素,滴落会导致燃烧速率和火焰高度的下降。基于模拟结果的灵敏度分析表明熔体强度参数是影响第一滴滴落时间的重要参数。