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氧指数仪检测塑料制品的燃烧性解析

日期:2016-11-09|作者:标准集团 |人气:
  人们普遍认为,一切塑料都容易着火并且燃烧剧烈。其实,并不是所有的塑料都是这样。塑料种类繁多,理化性质有一定差异,燃烧性能也就不尽相同。具体来讲,塑料的燃烧性能通常与其分子结构中碳长链分子所含的各种元素有关。
  1.只含氢和碳的塑料
  如聚乙烯( 用于制作薄膜、片材、瓶子、电子器件) 和聚丙烯(用于制作薄膜、管道等), 容易燃烧, 但燃烧得不太猛烈,燃烧速度较慢。
  2.含氧的塑料
  如聚甲基丙烯酸甲酯(即有机玻璃)、硝酸纤维素(又称硝棉塑料)、聚苯乙烯等, 这些塑料都极易着火且燃烧猛烈。
  3.含氮的塑料
  如尼龙、三聚氰胺、甲醛树脂, 这类塑料通常不易着火,也不易燃烧。 但聚氨脂例外, 其泡沫体容易燃烧 。
  4.含氯(有时含溴)的塑料
  如聚氯乙烯, 不加增塑剂的聚氯乙烯在遇火燃烧时会软化、冒白烟, 但离开火源时就缓慢熄灭。 不过在实际火灾情况下, 聚氯乙烯能持续燃烧。 含有增塑剂的软性 PV C 比硬性的更缺乏自熄性。 但自熄决不意味着不燃, 作为消防人员在实践中对这一点必须有明确认识 。
  5.含氟的塑料
  常用于化工设备的内衬 、高频和高温电绝缘 、轴承上的润滑材料以及炊具涂层 , 如聚四氟乙烯 , 这种材料实际上是不燃的 , 但是如果过度加热如在火灾现场高温的情况下则会放出有毒气体。
  塑料是以天然合成的高分子化合物为基本成分,在一定的条件下塑化成型的聚合物,是由大分子量的有机物组成的一类人造材料。从分子结构来讲,塑料是以碳原子链为基础的特大分子,联结在碳链上的通常有氢原子和各种基团,基团中可能含有氧、氯、氟和少数其他原子。除此之外,在实际应用中还根据不同需要加入增塑剂、着色剂、固化剂等添加剂。在材料分类中,塑料属于非金属材料中的聚合物。针对于塑料制品的燃烧性可以用氧指数仪进行科学检测。
  测试原理:
  氧指数: 在规定试验条件下,通入23℃±2℃氧、氮的混合气体,维持燃烧所需的最小氧浓度的试验方法。
  1.将一个试样垂直固定在向上流动的氧、氮混合气体的透明燃烧筒里,点燃试样顶端,并观察试样的燃烧特性,把试样连续燃烧时间或试样燃烧长度与给定的标准相比较,通过在不同氧浓度下的一系列试验,估算氧浓度的最小值。
  2.为了与规定的最小氧指数数值进行比较,试验三个试样,根据标准判定至少两个试样熄灭。
  点燃方法:
  1.顶端点燃法:
  对于自撑材料(如模塑材料,泡沫材料,厚片材料,电器用模塑和片材)采用顶端点燃方式,在距点燃端50MM处划标线。测试时每隔5S移开一次,移开的时间以恰好能判明试样整个顶表面是否全部着火为限。在确认试样顶表面着火后,立即移开点火器,并开始记时并观察燃烧长度。火焰接触顶面时间最长不超过30S,如果30S内不能点燃,则增加氧浓度,继续点火,直至30S内点燃为止。
  2.扩散点燃法:
  对于非自撑材料(如软片或薄膜)采用扩散点燃法(也适用自撑材料)。火焰施加于试样的顶表面,并同时施加于垂直表面。点燃时,每隔5S左右移开点火器观察试样,火焰作用时间最长为30S,直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前沿达到上标记处,移去火焰。对于薄膜类产品在用框架夹具的时候,由于燃烧会出现收缩等现象,有标准ISO/TC61/SC4建议用卷筒法测试,获得较好稳定性和重现性。
  测试方法:
  无论是刚性还是软性材料在特定的夹具中都可进行试验。夹具安装在以层流方式向上流动的氧、氮混合气体的透明燃烧筒中。试样状态调节后,通常进行室温试验。在顶面点燃时,火焰接触面最长时间30s,并每隔5s移开一次,观察样品是否燃烧。这可确保样品温度不会过高,而获得较低的OI值。在扩散式点燃时,火焰接触样品垂直侧面向下约6mm。薄膜试验中,将薄膜以45°缠绕在杆上,移出杆固定样品末端并切除顶端20mm.
  另外,影响氧指数试验结果的因素很多,除了硅胶管材料自身的组成、结构及各种添加剂如填料、增塑剂、阻燃剂等的种类和含量对其氧指数有极大影响外,还受到试样尺寸、气流速度、气体纯度、环境温度、燃烧筒筒体温度、燃气种类,点火方式等测试条件的很大影响。现就试验条件的影响分述如下。
  氧指数试验的影响因素之一燃烧筒中混合气流的流速的影响:燃烧筒中混合气流的流速在一定范围改变时对试验结果没有明显的影响,但当混合气体中的氧浓度低于空气中的氧浓度时,合气流速大小对氧指数测试结果还是有一些影响的。为了防止上述影响,有些标准规定,应在燃烧筒出口处加一个限流盖以防止外界空气倒入。因此,我国标准规定燃烧筒内混合气体流速为40±10mm/s,并且应加限流盖。
  氧指数试验的影响因素之二氧气、氮气纯度的影响:由于混合气流中的氧浓度是通过测量氧、氮两种气体的流量并将其纯度当做100%,而实际实验时用的气体都是工业用气体,硅胶条实验有一定的误差。纯度越低,误差越大,另外钢瓶内压力下降对氧浓度也有影响。 此测试时最好使用高纯度的氧气和氮气作为气源,且使用压力不低于1MPa。
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