化工儀器網
技術文章
塑料燃燒性檢測方法——氧指數測試原理
閱讀：2767 發布時間：2017-7-14塑料燃燒性檢測方法——氧指數測試原理
一、塑料的燃燒性有關元素：
1.只含氫和碳的塑料
如聚乙烯( 用于制作薄膜、片材、瓶子、電子器件) 和聚丙烯(用于制作薄膜、管道等), 容易燃燒, 但燃燒得不太猛烈,燃燒速度較慢。
2.含氧的塑料
如聚甲基丙烯酸甲酯(即有機玻璃)、硝酸纖維素(又稱硝棉塑料)、聚苯乙烯等, 這些塑料都極易著火且燃燒猛烈。
3.含氮的塑料
如尼龍、三聚氰胺、甲醛樹脂, 這類塑料通常不易著火,也不易燃燒。 但聚氨脂例外, 其泡沫體容易燃燒 。
4.含氯(有時含溴)的塑料
如聚氯乙烯, 不加增塑劑的聚氯乙烯在遇火燃燒時會軟化、冒白煙, 但離開火源時就緩慢熄滅。 不過在實際火災情況下, 聚氯乙烯能持續燃燒。 含有增塑劑的軟性 PV C 比硬性的更缺乏自熄性。 但自熄決不意味著不燃, 作為消防人員在實踐中對這一點必須有明確認識 。
5.含氟的塑料
常用于化工設備的內襯、高頻和高溫電絕緣、軸承上的潤滑材料以及炊具涂層，如聚四氟乙烯，這種材料實際上是不燃的，但是如果過度加熱如在火災現場高溫的情況下則會放出有毒氣體。
塑料是以天然合成的高分子化合物為基本成分，在一定的條件下塑化成型的聚合物，是由大分子量的有機物組成的一類人造材料。從分子結構來講，塑料是以碳原子鏈為基礎的特大分子，聯結在碳鏈上的通常有氫原子和各種基團，基團中可能含有氧、氯、氟和少數其他原子。除此之外，在實際應用中還根據不同需要加入增塑劑、著色劑、固化劑等添加劑。在材料分類中，塑料屬于非金屬材料中的聚合物。針對于塑料制品的燃燒性可以用氧指數儀進行科學檢測。
二、測試原理：
氧指數: 北京鑫生卓銳科技有限公司技術部劉工指出，在規定試驗條件下，通入23℃±2℃氧、氮的混合氣體，維持燃燒所需的小氧濃度的試驗方法。
1.將一個試樣垂直固定在向上流動的氧、氮混合氣體的透明燃燒筒里，點燃試樣頂端，并觀察試樣的燃燒特性，把試樣連續燃燒時間或試樣燃燒長度與給定的標準相比較，通過在不同氧濃度下的一系列試驗，估算氧濃度的小值。
2.為了與規定的小氧指數數值進行比較，試驗三個試樣，根據標準判定至少兩個試樣熄滅。
三、點燃方法：
1.頂端點燃法:
對于自撐材料（如模塑材料，泡沫材料，厚片材料，電器用模塑和片材）采用頂端點燃方式，在距點燃端50MM處劃標線。測試時每隔5S移開一次，移開的時間以恰好能判明試樣整個頂表面是否全部著火為限。在確認試樣頂表面著火后，立即移開點火器，并開始記時并觀察燃燒長度。火焰接觸頂面時間長不超過30S，如果30S內不能點燃，則增加氧濃度，繼續點火，直至30S內點燃為止。
2.擴散點燃法:
對于非自撐材料（如軟片或薄膜）采用擴散點燃法（也適用自撐材料）。火焰施加于試樣的頂表面，并同時施加于垂直表面。點燃時，每隔5S左右移開點火器觀察試樣，火焰作用時間長為30S，直至垂直側表面穩定燃燒或可見燃燒部分的前沿達到上標記處，移去火焰。對于薄膜類產品在用框架夾具的時候，由于燃燒會出現收縮等現象，有標準ISO/TC61/SC4建議用卷筒法測試，獲得較好穩定性和重現性。
四、測試方法：
無論是剛性還是軟性材料在特定的夾具中都可進行試驗。夾具安裝在以層流方式向上流動的氧、氮混合氣體的透明燃燒筒中。試樣狀態調節后，通常進行室溫試驗。在頂面點燃時，火焰接觸面長時間30s,并每隔5s移開一次，觀察樣品是否燃燒。這可確保樣品溫度不會過高，而獲得較低的OI值。在擴散式點燃時，火焰接觸樣品垂直側面向下約6mm。薄膜試驗中，將薄膜以45°纏繞在桿上，移出桿固定樣品末端并切除頂端20mm.
另外，影響氧指數試驗結果的因素很多，除了硅膠管材料自身的組成、結構及各種添加劑如填料、增塑劑、阻燃劑等的種類和含量對其氧指數有極大影響外，還受到試樣尺寸、氣流速度、氣體純度、環境溫度、燃燒筒筒體溫度、燃氣種類，點火方式等測試條件的很大影響。現就試驗條件的影響分述如下。
氧指數試驗的影響因素之一燃燒筒中混合氣流的流速的影響：燃燒筒中混合氣流的流速在一定范圍改變時對試驗結果沒有明顯的影響，但當混合氣體中的氧濃度低于空氣中的氧濃度時，合氣流速大小對氧指數測試結果還是有一些影響的。為了防止上述影響，有些標準規定，應在燃燒筒出口處加一個限流蓋以防止外界空氣倒入。因此，我準規定燃燒筒內混合氣體流速為40±10mm/s，并且應加限流蓋。
氧指數試驗的影響因素之二氧氣、氮氣純度的影響：由于混合氣流中的氧濃度是通過測量氧、氮兩種氣體的流量并將其純度當做100％，而實際實驗時用的氣體都是工業用氣體，硅膠條實驗有一定的誤差。純度越低，誤差越大，另外鋼瓶內壓力下降對氧濃度也有影響。 此測試時使用高純度的氧氣和氮氣作為氣源，且使用壓力不低于1MPa。