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1、第二章 材料的点燃性和可燃性的测定l 材料的点燃性与火源有关，表征材料引发火灾的概率；同时受点燃环境的影响；l 材料的可燃性是材料有焰燃烧的能力；现在材料的可燃性是基于特定的火焰施加在材料上所产生的后果；l 可燃性与火焰的类型、大小、施加在试样上的时间，及试样的尺寸、形状和放置方向有关；第一节：塑料的极限氧指数法极限氧指数（LOI）是指试样在规定的条件下，在氧气和氮气的混合气体中，维持平衡燃烧说需要的最低的氧气的浓度（体积百分比）。历史：1.1 理论基础聚合物的氧指数与其燃烧时的成碳率、比燃烧焓及元素组成等因素有关；1. 按成碳率计算2. 按比燃烧焓进行计算3. 按元素的组成估算1.2 实际测
2、定1.2.1通常测试方法：l 燃烧筒：耐热玻璃管，高450mm，最小内径75mm，顶部出口内径40mm；l 玻璃珠：80100mm厚，直径35mm，用来平衡气流；l 金属网：玻璃珠上方，防止低落碎片阻塞；l 试样夹具：对于自支撑材料，垂直夹住；非自支撑材料（薄膜、薄片），框架结构；l 测量气体流量：转子流量计；l 控制气体流量：针阀；l 气源：氧气、氮气压力不低于1MPa；l 点火器：金属管，末端内径2+-1mm，火焰竖直向下高度为16+-4mm；l 燃气：丙烷、丁烷、石油液化气、天然气；l 取样：测试程序l 顶端点燃法：自撑材料；模塑材料，泡沫材料，厚片材料，电器用模塑和片材l 扩散点燃法：
3、包括自撑材料和非自撑材料；如软片或薄膜，模塑材料，泡沫材料，厚片材料，电器用模塑和片材等。影响因素：气流速度、气体纯度、试样厚度、火焰高度、点燃用气体、点燃方式、环境温度、试样夹持方式等的影响。l （1）气流速度 混合气体的流速在30120mm/s内变化时，对LOI测定结构没有明显的影响；但是在氧气浓度低于空气浓度时，因为空气中氧气倒流入燃烧筒而引起实际的氧指数比测得的氧指数偏高，从而采用一个限流盖，使燃烧筒的口径缩小到40mm；l （2）试样的厚度及长度 LOI随试样厚度略有增高，因为越薄的试样越易于燃烧；至于试样长度，只要在标准要求70150mm之内，不会影响结果；l （3）氧气和氮气的纯
4、度转子流量计测量的氧气和氮气的流量，但是，当氧气和氮气不纯、压力降低而导致的湿度增加的影响，建议使用气源高纯度、压力大于1MPa；l （4）点燃方式顶端点燃法、扩散点燃法，方法不同，LOI略不同；l （5）点燃气体种类测定LOI可以采用丙烷、丁烷、液化石油气或煤气，所得结果基本相同；但是做仲裁时，采用未混合入空气的丙烷气体；l （6）环境温度温度升高，大多数材料的LOI下降，但是在530时，差别不大；但是对环境敏感的材料，则应规定试样的调节以及环境温度；l （7）燃烧筒温度燃烧筒的温度，在festec中，有常温型和高温型的两种，在温度高于75时，有明显的影响；Festec的高温型的温度最高可到
5、400。l （8）其他火焰高度在625mm范围内对LOI测试结果无影响；试样本身的缺陷，如气泡、裂纹、溶胀、飞边、毛刺等有影响；高温氧指数l 在燃烧筒上增加可控温装置，提高试验的环境温度（最高可达400）；l 一般而言，材料的LOI随环境温度升高而降低，高温情况下更能表征材料的燃烧性；l 不同材料的LOI随温度的变化，有助于了解分子结构和机理：l ISO 4589-96规定了高温氧指数法l1.2.2 薄膜的氧指数法的测定l 试样卷绕成筒状测试；l 影响因素：（1） 层数的影响，一般2mm为宜；（2） 烟囱效应，用夹子夹住筒状试样的下端；（3） 框状试样与卷状试样的比较，一般框状试样的LOI高一
6、些；（4） 卷状试样更加符合实际。1.2.3 液体氧指数法的测定设备l 硼酸玻璃杯，外径25mm，内径22mm，总高5.5mm，净高4mm；l 试样放入硼酸玻璃杯中，在氧氮混合气流中点燃，刚好维持60s或以上的最低氧气浓度为LOI；l 液体：40时粘度不大于50mm2/s的所有液体；l 氧指数仪同上；l 不需要限流盖，试样夹；l 点火器为内径1.5mm的铜管；气流速为3cm/s，火焰高度为垂直放置时40mm；过程l 梯级增加氧气浓度，步长为0.5%；l 保持燃烧60s或以上，浓度比结果少0.5%的氧气浓度下不能维持；l 5个样品，3个或3个以上的样品能够保持，则试样结束。影响因素：l （1）试
7、样杯直径1530mm间变化时，对LOI影响不明显；l （2）试样杯与燃烧筒顶距若顶距过低，在氧气浓度低于环境氧气浓度时，氧气扩散，造成LOI偏低；l （3）点火时间点火时间有明显影响，但没有规定统一的点火时间，股要求点燃就移开火源，并开始计时；l （4）火焰高度火焰太短，LOI偏高，反之偏低，在3550mm是，对LOI没有影响，规定40mm；l （5）环境温度1535下测定LOI，对结果并没有明显影响；但当温度高于35时，有明显影响；标准要求在1530下进行。1.2.4 测定氧指数的比较法1.3 对氧指数法的综合评价l 所有材料的可燃性试验中，极限氧指数法具有非常重要的地位；l 测定结果量化，
8、而很多阻燃测试结果是“通过”或“不通过”，以及材料的阻燃 性等级。l 反映材料对氧气的敏感程度；l 最大的缺陷：（1） 测试结果无法与火灾安全工程相关联，对于火灾科学工程发展到今天，越来越显得不足；（2） 燃滴效应也不能用LOI法来测定研究；（3） 用LOI法来测定和评价液态电工绝缘材料的火灾行为也是有局限性的；l 由于LOI不能与实际相关联，LOI测定法并没有被DIN电工标准收录，而被英国和法国电工设备标准采用。第二节 塑料水平及垂直燃烧试验l 塑料燃烧测试中，本法最具代表性，应用最广泛；l 本法测定试样表面火焰的传播性能；l 原理：水平或垂直的夹住试样的一端，对试样的自由端施加规定的点燃源
9、，测定线性燃烧速率（水平法）或有焰燃烧及无焰燃烧时间（垂直法）来评价试样的阻燃性能；l 方法标准众多：l 点燃源：炽热棒法和本生灯法；l 本生灯法：小能量（火焰高度2025mm）和中能量（火焰高度为125mm）两种；l 本生灯小能量法标准：UL 94 (IEC 60695-11)，GB 2408，GB 4609，ISO 1210，ISO 12992等；2.1 UL 94 塑料水平和垂直燃烧试验2.1.1 UL试验简介l UL 是美国保险业实验室（underwritten laboratory）的简称；l UL成立于1894年；l 宗旨：进行技术安全试验和保护人们及商品免遭侵害；l UL最初只是
10、工业防火实验，后来扩展到防火、电气工程、空调、防盗、事故预测、化学安全、航海等多个行业的安全业务；l UL有5个实验站：芝加哥、northbrrok （伊利诺伊州）、nelville（纽约州）、tampa（佛罗里达州）、santa clara（加利福利亚州），各有其专业领域，按地区分别负责业务；l UL 安全标准只涉及产品安全方面，不涉及产品的适用范围及价格；l 3类UL试验：登记、分类和认证；l UL的登记及认证试验室是与产品的监视与跟踪服务相结合，分单位负责服务（R型）和聘请服务（L型）；l UL 发布产品指南，对认证产品颁布认证卡，俗称黄卡;l UL 94 是UL关于防火安全测试方法的重
11、要标准之一，包括了几个塑料阻燃测试的方法，UL94 和其他的几个试验UL946C 是塑料及其制品认证的的基础；l UL 94 不仅适合于电气工业，而且也适合其他的几个行业 ，但是不包括建筑业；l ANSI/UL 94 是全球广泛采用的测定塑料阻燃性能的方法，可以用来初步评价被测塑料是否适合于一特定的场所；l UL 94 阻燃性试验包括：（1） UL 94 HB水平燃烧试验；（2） UL 94 V-0，UL 94 V-1，UL 94 V-2 垂直燃烧试验；（3） UL 94-5 V垂直燃烧试验；（4） UL 94 VTM-0，UL 94 VTM-1 及UL 94 VTM-2 薄膜塑料垂直燃烧试验
12、；（5） UL 94 HBF，UL 94 HF-1 及UL 94 HF-2 泡沫塑料水平燃烧试验。2.1.2 UL 94 HB 水平燃烧试验 （50W）l 此法相应于IEC 60695-11-10标准；l 试样水平放置，如图：l 试样：3个，尺寸125*13*13 （长*宽*厚mm）；l 标记线：25mm，100mm处；l 试样调湿：23+-2、50+-5%相对湿度调湿48h；l 试样长轴水平放置，宽轴45倾角放置；l 点燃源：实验室喷灯，本生灯，满足IEC60695-11-4要求，焰高20+-2mm，无发光火焰；l 点燃方式：本生灯水平倾角45，点燃试样下角30s；l 如果试样在点燃30s之
13、前就达到标记线25mm，则移走喷灯；l 材料为HB40级：（1） 点燃源移走后，试样无可见明燃；（2） 在火焰前言达到100mm处标记前自熄；（3） 试样两标记线之间的燃烧速率不超过40mm/s。l 材料为HB75级：（3）试样两标记线之间的燃烧速率不超过75mm/s。2.1.3 UL 94 V-0，V-1，V-2 垂直燃烧试验l 塑料试样垂直放置，试样下端点燃，试样上端能够被燃烧产生的热量预热，从而通过UL94 V试验比通过UL94HB试验更加困难；l UL 94 V对应于IEC 60695-11-20，装置如下l 试样：两组，每组5个试样，125*13*13（长*宽*厚），试样的最大最小厚
14、度是根据塑料的实际使用情况而定，经轴悬挂；l 试样的处理：（1） 一组，试样调湿：23+-2、50+-5%相对湿度调湿48h；（2） 一组，在72热空气烘箱中处理108h，然后在保干器中冷却4h到室温；l 脱脂棉：离试样下边缘300mm处放置，51*51*6mm；l 点燃源：实验室喷灯，IEC60695-11-4要求，火焰高20+-1mm，无发光火焰；l 施加火焰时间：每个试样两次，一次10+-0.5s，在第一次点燃试样后，移走火焰试样自熄，立即施加第二次火焰；l UL 94 V-0级：（1） 火焰移走后单个试样两次明燃的总时间小于10s；（2） 一组试样（5个）10次明燃总时间不超过50s；
15、（3） 火源移走后，单个试样第二次施加火焰后明燃时间与阴燃时间之和不大于30s；（4） 无熔滴点燃棉花。l UL 94 V-1级：（1） 火焰移走后单个试样两次明燃的总时间小于30s；（2） 一组试样（5个）10次明燃总时间不超过250s；（3） 火源移走后，单个试样第二次施加火焰后明燃时间与阴燃时间之和不大于60s；（4） 无熔滴点燃棉花。l UL 94 V-2级：（1） 火焰移走后单个试样两次明燃的总时间小于30s；（2） 一组试样（5个）10次明燃总时间不超过250s；（3） 火源移走后，单个试样第二次施加火焰后明燃时间与阴燃时间之和不大于60s；（4） 燃滴点燃棉花。2.1.4 UL 94 5V 垂直燃烧试验（500W）l 相应于IEC 60695-11-20，测定垂直放置的固体塑料的阻燃性；l 与UL 94 V 的区别：（1）
