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氧指數(shù)儀檢測(cè)塑料制品的燃燒性解析

　  人們普遍認(rèn)為，一切塑料都容易著火并且燃燒劇烈。其實(shí)，并不是所有的塑料都是這樣。塑料種類繁多，理化性質(zhì)有一定差異，燃燒性能也就不盡相同。具體來(lái)講，塑料的燃燒性能通常與其分子結(jié)構(gòu)中碳長(zhǎng)鏈分子所含的各種元素有關(guān)。

　　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(jī)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(shù)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(shí)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(shí)會(huì)軟化、冒白煙, 但離開(kāi)火源時(shí)就緩慢熄滅。不過(guò)在實(shí)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(shí)踐中對(duì)這一點(diǎn)必須有明確認(rèn)識(shí)。

　　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(rùn)滑材料以及炊具涂層 , 如聚四氟乙烯 , 這種材料實(shí)際上是不燃的 , 但是如果過(guò)度加熱如在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)高溫的情況下則會(huì)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(jī)物組成的一類人造材料。從分子結(jié)構(gòu)來(lái)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(tuán)，基團(tuán)中可能含有氧、氯、氟和少數(shù)其他原子。除此之外，在實(shí)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(duì)于塑料制品的燃燒性可以用氧指數(shù)儀進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)。

　　測(cè)試原理：

　　氧指數(shù): 在規(guī)定試驗(yàn)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(yàn)方法。

　　1.將一個(gè)試樣垂直固定在向上流動(dòng)的氧、氮混合氣體的透明燃燒筒里，點(diǎn)燃試樣頂端，并觀察試樣的燃燒特性，把試樣連續(xù)燃燒時(shí)間或試樣燃燒長(zhǎng)度與給定的標(biāo)準(zhǔn)相比較，通過(guò)在不同氧濃度下的一系列試驗(yàn)，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(jìn)行比較，試驗(yàn)三個(gè)試樣，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定至少兩個(gè)試樣熄滅。

　　點(diǎn)燃方法：

　　1.頂端點(diǎn)燃法:

　　對(duì)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(diǎn)燃方式，在距點(diǎn)燃端50MM處劃標(biāo)線。測(cè)試時(shí)每隔5S移開(kāi)一次，移開(kāi)的時(shí)間以恰好能判明試樣整個(gè)頂表面是否全部著火為限。在確認(rèn)試樣頂表面著火后，立即移開(kāi)點(diǎn)火器，并開(kāi)始記時(shí)并觀察燃燒長(zhǎng)度。火焰接觸頂面時(shí)間長(zhǎng)不超過(guò)30S，如果30S內(nèi)不能點(diǎn)燃，則增加氧濃度，繼續(xù)點(diǎn)火，直至30S內(nèi)點(diǎn)燃為止。

　　2.擴(kuò)散點(diǎn)燃法:

　　對(duì)于非自撐材料（如軟片或薄膜）采用擴(kuò)散點(diǎn)燃法（也適用自撐材料）?；鹧媸┘佑谠嚇拥捻敱砻妫⑼瑫r(shí)施加于垂直表面。點(diǎn)燃時(shí)，每隔5S左右移開(kāi)點(diǎn)火器觀察試樣，火焰作用時(shí)間長(zhǎng)為30S，直至垂直側(cè)表面穩(wěn)定燃燒或可見(jiàn)燃燒部分的前沿達(dá)到上標(biāo)記處，移去火焰。對(duì)于薄膜類產(chǎn)品在用框架夾具的時(shí)候，由于燃燒會(huì)出現(xiàn)收縮等現(xiàn)象，有標(biāo)準(zhǔn)ISO/TC61/SC4建議用卷筒法測(cè)試，獲得較好穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

　　測(cè)試方法：

　　無(wú)論是剛性還是軟性材料在特定的夾具中都可進(jìn)行試驗(yàn)。夾具安裝在以層流方式向上流動(dòng)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(jìn)行室溫試驗(yàn)。在頂面點(diǎn)燃時(shí)，火焰接觸面長(zhǎng)時(shí)間30s,并每隔5s移開(kāi)一次，觀察樣品是否燃燒。這可確保樣品溫度不會(huì)過(guò)高，而獲得較低的OI值。在擴(kuò)散式點(diǎn)燃時(shí)，火焰接觸樣品垂直側(cè)面向下約6mm。薄膜試驗(yàn)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(yàn)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(duì)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?xì)夥N類，點(diǎn)火方式等測(cè)試條件的很大影響?，F(xiàn)就試驗(yàn)條件的影響分述如下。

　　氧指數(shù)試驗(yàn)的影響因素之一燃燒筒中混合氣流的流速的影響：北京鑫生卓銳科技有限公司技術(shù)部劉工指出，燃燒筒中混合氣流的流速在一定范圍改變時(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有明顯的影響，但當(dāng)混合氣體中的氧濃度低于空氣中的氧濃度時(shí)，合氣流速大小對(duì)氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果還是有一些影響的。為了防止上述影響，有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)在燃燒筒出口處加一個(gè)限流蓋以防止外界空氣倒入。因此，我準(zhǔn)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(yàn)的影響因素之二氧氣、氮?dú)饧兌鹊挠绊懀河捎诨旌蠚饬髦械难鯘舛仁峭ㄟ^(guò)測(cè)量氧、氮兩種氣體的流量并將其純度當(dāng)做100％，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)用的氣體都是工業(yè)用氣體，硅膠條實(shí)驗(yàn)有一定的誤差。純度越低，誤差越大，另外鋼瓶?jī)?nèi)壓力下降對(duì)氧濃度也有影響。 此測(cè)試時(shí)使用高純度的氧氣和氮?dú)庾鳛闅庠?，且使用壓力不低?MPa。摘自北京鑫生卓銳科技有限公司