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1、,第3章 阻燃性能测试方法,3.1 阻燃性能分类 3.2 测试标准及法规 3.3 点燃性及自熄性测试 3.4 火焰传播性能及测试 3.5 热释放速率及测试 3.6 火焰穿透性及测试 3.7 烟密度及测试 3.8 毒及腐蚀性气体测试,进行阻燃性能测试的原因 ?, 满足规则制定的要求 确定产品在火灾中的表现,如何选择测试方法 ?,产品和它的最终用途 产品表现要求 规则要求,第3章 阻燃性能测试方法,火灾性能 在许多方面，火灾是一系列事件的结果，在许多方面，火灾是一系列事件的结果. 点燃-在什么样的条件下材料会被点燃? 点燃源是什么? 香烟, 火柴, 大的开放性燃烧? 火灾传播 - 火灾如何在聚合物
2、材料上传播? 水平，从上向下，从下向上? 热释放速率Heat release rate (HRR) - 多少热量释放？以多快的速率？?,3.1 阻燃性能分类,火焰穿透能力 - 火焰以什么样的速度穿透一堵墙，门，天花板或者其他障碍物。 熄灭的难易? 烟释放 - Smoke release (SEA, Smoke Extinction Area) - 烟气释放数量? 释放速率? 毒气释放 - 毒气释放的速度和潜在有害物质的种类？它们有刺激性吗？它们有腐蚀性吗?,3.1 阻燃性能分类, 发布组织：国际、地区、国家、部颁、企业等 应用领域：建材、电子电器、纺织、交通、煤矿等 材料种类：塑料、泡沫塑料、
3、薄膜、织物、涂料等 试验规模：小型、中型、大型 燃烧性能：点燃、传播、自熄、释放量、毒腐蚀性,3.2 测试标准及法规,阻燃测试标准领域，三个最重要国际机构： International Organization for Standardization (ISO） International Electrotechnical（电工） Commission (IEC) International Maritime（海事） Organization (IMO) American Society for Testing and Materials ASTM National Fire Protecti
4、on Association -NFPA National Institute of Standards and Technology-NIST,3.2 测试标准及法规,表3-1 建筑材料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-2 电子电器领域材料或产品燃烧能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-3 电子电器领域材料或产品燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-4 塑料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-5 织物燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-6 防火涂料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,3.2 测试标准及法规,建筑内部装修设计防火规范 G
5、B 50222-95 装修材料分类 顶棚装修材料 墙面装修材料 地面装修材料 隔断装修材料 固定家具 装饰织物（窗帘、帷幕、床罩、家具包布等） 其他装饰材料（楼梯扶手、挂镜线、踢脚板、窗帘盒、 暖气罩等）,3.2 测试标准及法规,表3-7 装修材料燃烧性能等级 GB 8624-97,3.2 测试标准及法规,表3-8 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,表3-9 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,表3-10 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,（1）塑料点着温度的测定,GB 4610-84塑料燃烧性能试验方法-点着温度的测定,3.3 点燃性
6、及自熄性测试,定义：在规定的试验条件下，从材料中分解放出的可燃 气体，经外火焰点燃并燃烧一定时间的最低温度。 试样制备：粒度0.5-1.0mm 试验设备：150-450任何点恒定（2） 点火器（喷嘴内径0.8mm，火焰高度10-15mm） 试验步骤：设定温度，装样（1g）、盖盖子并启动秒表， 点火器火焰位于盖口2 mm上方晃动。,3.3 点燃性及自熄性测试,判据： 盖口上5 min内出现连续5s以上的火焰的最低温度 （并将其修约到10的倍数），即为材料的点着温度 试验报告： 材料的鉴别特征 （名称、牌号、批号、生产厂等）； 试样的制备及试样重量； 试验中观察到的现象（烟气、溢出、火焰颜色等)；
7、 试验结果；试验日期及试验人员。,3.3 点燃性及自熄性测试,（2）极限氧指数的测定,GB/T 2406-93 塑料燃烧性能试验方法氧指数法 ASTM D 2863-91 PlasticsDetermination of flammability by oxygen index,3.3 点燃性及自熄性测试,自支撑塑料试样：（70-150mm） 6.5mm3mm；判据：3min，5cm,3.3 点燃性及自熄性测试,纺织织物试样：150mm50mm；判据：2min，4cm,3.3 点燃性及自熄性测试,极限氧指数的定义： 在规定的试验条件下，在氧、氮混合气流中，测定刚好维持试样燃烧规定时间或距离所需
8、的最小的氧浓度，称为极限氧指数（LOI/%）。 阻燃配方的初选； 阻燃协同效应研究； 阻燃机理的研究等。 目前氧指数法不仅限于塑料(包括薄膜和泡沫塑料)，而且在纤维织物、橡胶等方面都已经得到广泛的应用。,3.3 点燃性及自熄性测试,LOI测试方法提要： 将试样垂直固定在燃烧筒中，使氧、氮混合气流由下向上流过，点燃试样顶端，同时记时和观察试样燃烧长度，与所规定的判据相比较。在不同的氧浓度中试验一组试样，测定塑料刚好维持平稳燃烧时的最低氧浓度，用混合气中氧含量的体积百分数表示。,3.3 点燃性及自熄性测试, 塑料样品尺寸 表2-11 LOI 试样尺寸,3.3 点燃性及自熄性测试, 调节混合气体：确
9、定O2、N2浓度；流速4010mm/s. 点火源：丙烷、丁烷、石油液化气、煤气、天然气等可燃气体（火焰长度164mm）。 点火：A法顶端点燃法；B法扩散点燃法。火焰作用时间最长为30s.,3.3 点燃性及自熄性测试,方法A 顶端点燃法,使火焰的最低可见部分接触试样顶端并覆盖整个顶表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。在确认试样顶端全部着火后，立即移去点火器，开始记时或观察试样烧掉的长度。 点燃试样时，火焰作用的时间最长为30s，若在30s内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30s内点燃为止。,方法B 扩散点燃法,充分降低和移动点火器，使火焰可见部分施加于试样顶表面，同时施加于垂直侧表面约
10、6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s，每隔5s左有稍移开点火器观察试洋，直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移去点火器，开始计时或观察试样燃烧长度。 若30s内不能点燃试样，则增大氧浓度，再次点燃，直至30s内点燃为止。 方法B也适用于I、型试样，标线应划在距点燃端10mm和60mm处。, 判据： 表2-12 GB/T 2406-93确定LOI判据,注意： 结构、温度、湿度、气体速度等的影响 记录LOI及燃烧特性，例如：熔滴、烟灰、 结炭、膨胀、灼烧及余辉等现象。,3.3 点燃性及自熄性测试,影响氧指数的因素： 聚合物结构对LOI的影响 1974年，DWVan
11、 Krevelen等首先提出了聚合物LOI、炭化倾向与聚合物结构之间的三个经验公式： 式一： LOI = 8000/hf 0.184M/10(O2) 式中：hf 比燃烧热，即Hf/M（Hf为摩尔燃烧热，M为聚合物结构单元的分子量） (O2) - 聚合物的结构单元完全燃烧所需氧分子的摩尔数,3.3 点燃性及自熄性测试,式二：LOI 0.60 0.425CP (当CP1) 式中：CP-组成参数，CP = H/C 0.65 (F/C)1/3 1.1 (Cl/C) 1/3 当CP1 时：LOI 0.175,3.3 点燃性及自熄性测试,For Example: Polycarbonate , C16H1
12、4O3, H/C=0.875, CP=0.875，M=254.3 (O2)=18， C16H14O3+18O2=16CO2+7H2O,按LOI = 8000/hf 0.184M/10(O2) = 0.184254.3/1018 = 0.26 按LOI 0.60 0.425CP 0.60 0.4250.875 0.23 文献中PC的LOI试验值在0.25-0.28之间，最常见的是0.27。,3.3 点燃性及自熄性测试, 温度对LOI的影响 温度指数TI (Temperature Index) 在LOI随温度升高而下降的关系曲线上，被测试材料的LOI下降到21%或20.8%（正常大气中氧的浓度）所
13、对应的环境温度，定义为温度指数。 TI的重要含义 TI表明了温度对材料自熄性难易的影响。材料之间相互比较时，TI越高表明材料抵抗环境温度升高导致起火的自熄能力越强。,3.3 点燃性及自熄性测试,温度指数的定义,3.3 点燃性及自熄性测试,表2-13 PVC氧指数及温度指数数据, 湿度对LOI的影响 气流速度的影响,* 是由曲线拟合外推得到的结果,3.3 点燃性及自熄性测试,（3）UL 94塑料材料可燃性测试 （ANSI/UL 94 Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances） Un
14、derwriters Laboratories Inc. (UL) founded in 1894, is an independent, notfor-profit organization that offers product safety certification programs to determine that products meet nationally recognized safety standards. UL is the leader in third-party product certifications in the U.S. and the larges
15、t in North America. UL also offers quality assessment services for facility registration. UL serves more than 40, 000 client companies globally. The UL Mark the American Mark of Safety is the most accepted, trusted and recognized safety certification mark in the United States. （ANSI =American National Standards Institute）,3.3 点燃性及自熄性测试,3 inch=76.2mm 5 inch=127mm,3.3 点燃性及自熄性测试,分级： - 火源撤离后2s内熄灭 - 燃烧距离100mm - 燃烧距离100mm 报告燃烧速度（mm/min）,塑料燃烧性能实验方法 水平燃烧法 GB 2408-80,3.3 点燃性及自熄性测试, 水平燃烧测试，材料分级94HB （Horizontal Burning Test for Classifying Materials 94HB） 试
