解析燃烧性能测试之氧指数,含各种塑料的氧指数值

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氧指数(oxygenindex)简称OI,是在规定条件下,试样在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度,以氧所占体积百分数表示。


氧指数高表示材料不易燃烧,氧指数低表示材料容易燃烧,一般认为氧指数<22属于易燃材料,氧指数在22~27之间属可燃材料,氧指数>27属难燃材料。


氧指数是评价塑料及其他高分子材料相对燃烧性的一种表示方法,以此判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度,氧指数越大,材料的阻燃性能越好。下面程诚小编以塑料燃烧性能试验为例,带大家了解氧指数试验。



氧指数试验法(GB/T2406)

--阻燃性能实验方法之一







(1)试验装置


氧指数仪包括燃烧筒,试样夹,流量控制系统及点火器。


燃烧筒为一套插在底座上,内径75-80mm,高450mm的耐热玻璃管,基座内填有直径3-5mm的玻璃珠,填充高度100mm,上放一金属网,用于遮挡燃烧滴落物。试样夹为金属弹簧片,用于夹住自撑型试件。对于薄膜材料,应配以140mm×38mm的U型试验夹。 


流量控制系统由压力表,稳压阀,调节阀 转子流量计及管路组成。流量计最小刻度为0.1L/min, 用于计量氧和氮的量,经计量后的混合气由管道输入燃烧筒。 


点火器为一内径1-3mm的喷嘴,并且有调节火焰之功能,试验火焰长度为3-25mm.  其它还有秒表和游标卡尺。 






(2)试件尺寸与制备






(3)试验方法


将一个试样垂直地固定在向上流动的氧、氮混合气体的透明玻璃燃烧筒中,点燃试样的顶端,并观察试样的燃烧特性,把试验连续燃烧时间或试样燃烧强度与给定的判据相比较,通过在不同氧浓度下的一系列试验,估算氧浓度的最小值。


为了与规定的最小氧指数值进行比较,试验三个试样,根据判据判定至少两个试验样品熄灭。





(4)结果计算


氧指数(OI)的计算公式: 

OI=[O2] / [O2]+[N2]×100% 

式中    [O2]——氧气流量  L/min: 

          [N2]——氮气流量  L/min.. 

三次试验结果的平均值即为该材料的氧指数。


氧指数高表示材料不易燃烧,氧指数低表示材料容易燃烧,一般认为氧指数<22属于易燃材料,氧指数在22~27之间属可燃材料,氧指数>27属难燃材料。 


各种塑料的氧指数如下表:


塑料种类

氧指数

聚甲醛(POM

14.9(易燃)

聚氨酯(PU

17 (易燃)

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA

17.3(易燃)

聚乙烯(PE

17.4  (易燃)

聚丙烯(PP

18(易燃)

聚苯乙烯(PS

18.1(易燃)

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS

18.2(易燃)

聚丁烯(PB

18.3(易燃)

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT

20(易燃)

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET

20.6(易燃)

聚酰胺(PA66

24.3(可燃)

聚碳酸酯(PC

24.9(可燃)

聚苯醚(PPO)

28(难燃)

硬质聚氯乙烯(PVC

36(难燃)

聚苯硫醚(PPS

45(难燃)

聚偏氯乙烯(PVDC

60(难燃)

聚四氟乙烯(PTFE

95(难燃)






氧指数影响因素


a. 流速 

在30和120mm/s, OI几乎与气流无关,,流速必须足够快,以便从最近处的气氛中清除烧过的气体,但又不能太快,以免在火的前沿增加混合速度。 


b.试样的厚薄 

 材料随试样变薄而变得更易燃烧 ,氧指数值下降。 


c. 压强 

有些聚合物其OI 表现对减压敏感,这可能由于通过不断除去产物而使聚合物的降解加速。 


d.惰气 

当用Ar 、Ne 、CO2气体时,维持燃烧所需的氧分数(OF)表示 : 

OF = [O2] / [惰气] 

OF值随气体的热容而线性的增加。当用Hr时,OI值比预料的大50%,这是由于Hr气的高导热率把热从火焰中带走的缘故。 


e. 温度  

温度对OI有很大的影响,在室温下温度对OI的影响不大。在高温下各种聚合物OI对温度的关系各不相同。


f. 数值与点火位置的关系 

底部点火与顶部点火可以得到不同的氧指数值,底部点火较顶部点火更接近实际燃烧情况,其氧指数值低得多。


g.增塑剂和填料  

OI的试验值总是趋近最易挥发组分的OI 即增塑剂的OI.





相关标准


FZ/T50016-2011粘胶短纤维阻燃性能试验方法氧指数法

FZ/T50017-2011涤纶纤维阻燃性能试验方法氧指数法

FZ/T50029-2015合成纤维原料切片阻燃性能试验方法氧指数法

GB/T16581-1996绝缘液体燃烧性能试验方法氧指数法

GB/T2406.1-2008塑料用氧指数法测定燃烧行为第1部分:导则

GB/T2406.2-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分:室温试验

GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验氧指数法

GB/T8924-2005纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法

NB/SH/T0815-2010沥青燃烧性能测定氧指数法

TB/T2919-1998织物燃烧氧指数试验方法



素材来源于网络


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