塑料燃燒性檢測方法——氧指數(shù)測試原理
塑料燃燒性檢測方法——氧指數(shù)測試原理
一、塑料的燃燒性有關(guān)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(zāi)情況下, 聚氯乙烯能持續(xù)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(shè)備的內(nèi)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(zāi)現(xiàn)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(jié)構(gòu)來講，塑料是以碳原子鏈為基礎(chǔ)的特大分子，聯(lián)結(jié)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(shù)其他原子。除此之外，在實際應(yīng)用中還根據(jù)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(shù)儀進行科學(xué)檢測。
二、測試原理：
氧指數(shù): 北京鑫生卓銳科技有限公司技術(shù)部劉工指出，在規(guī)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(xù)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(guī)定的小氧指數(shù)數(shù)值進行比較，試驗三個試樣，根據(jù)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(nèi)不能點燃，則增加氧濃度，繼續(xù)點火，直至30S內(nèi)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(cè)表面穩(wěn)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(chǎn)品在用框架夾具的時候，由于燃燒會出現(xiàn)收縮等現(xiàn)象，有標準ISO/TC61/SC4建議用卷筒法測試，獲得較好穩(wěn)定性和重現(xiàn)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(tài)調(diào)節(jié)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(cè)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(shù)試驗結(jié)果的因素很多，除了硅膠管材料自身的組成、結(jié)構(gòu)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(shù)有極大影響外，還受到試樣尺寸、氣流速度、氣體純度、環(huán)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?，F(xiàn)就試驗條件的影響分述如下。
氧指數(shù)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(jié)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(shù)測試結(jié)果還是有一些影響的。為了防止上述影響，有些標準規(guī)定，應(yīng)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(guī)定燃燒筒內(nèi)混合氣體流速為40±10mm/s，并且應(yīng)加限流蓋。
氧指數(shù)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(yè)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(nèi)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。
