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1、燃烧性能的测试,燃烧的过程,一、塑料的燃烧过程 塑料的燃烧过程是一个复杂的热氧化反应，导致燃烧的基本要素为 热、氧和可燃气体。 一般认为，塑料的燃烧经历了如下三个阶段。 第一阶段：热引发过程。来自外部的热源或火源的热量导致塑料发生 相太变化（即从固态转化为液态）和化学变化。 第二阶段： 热降解过程。这一过程为吸热反应，当塑料吸收的热量足 以克服分子内原子间某些弱小键能时，塑料开始发生降解 反应。这种反应的实质是在空气中氧存在下的一种自由基 链式反应，反应的结果产生气相可燃物体如各种单体易燃 烃类等。 第三阶段：引燃过程。当第二阶段热降解反应生成可燃物的浓度达到着 火极限后，与大气中的氧气相遇。
2、,阻燃机理,塑料中按一定比例加入阻燃剂，可使氧指数增大，阻燃效果明显。当然，氧指数只是表示材料可燃性和阻燃剂的阻燃性，还应采用一系列的参量，如热自燃临界参量、热点燃能量、热自燃温度等。一般说来，含有阻燃剂的塑料在燃烧时，阻燃剂是在不同反应区域内（气相、*凝聚相）多方面起作用的。对于不同材料，阻燃剂的作用也可能不同。 阻燃剂的作用机理比较复杂。但其目的总是以物理和化学的途径来切断燃烧循环。阻燃剂对燃烧反应的影响表现在如下几方面： （1） 位于凝聚相内的阻燃剂吸热分解，从而使凝聚相内的相对温度减慢上升，以延缓塑料的热分解温度，利用阻燃剂热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低温度。 （2） 阻燃剂受
3、热分解，释放出捕获燃烧反应中的OH（羟基）自由基的阻燃剂，使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止链锁反应。 （3） 在热作用下，阻燃剂出现吸热相变，阻止凝聚相内温度的升高，使燃烧反应变慢直至停止。 （4） 催化凝聚相热分解，产生固相产物（焦化层）或泡沫层，阻碍热传递作用。这使凝聚相温度保持在较低水平，导致作为气相反应原料（可燃性气体分解产物）的形成速度降低。 总之，阻燃剂的作用能综合地使燃烧反应的速度变慢，或者使反应的引发（热自燃）变得困难，从而达到抑制、减轻火灾危害的目的。,材料阻燃性的一般描述参数,(1)点燃性和可燃性：即被引燃的难易程度； (2)火焰传播速度：即火焰沿材料表面的蔓延速度；
4、(3)耐火性：即火穿透材料构件的速度； (4)释放速度（HRR）：即材料燃烧时放出的热量和放出的速度； (5)自熄的难易程度； (6)生烟性：包括生烟量，烟的释放速度及烟的组成； (7)有毒气体的生成：包括气体量、释放速度及组成,燃烧性能的测试,按燃烧过程来分: 着火性试验 表面火焰传播试验 发热量试验 发烟量试验 耐火性试验 燃烧分解气体的分析试验,按测试方法可分为: 垂直燃烧 水平燃烧 氧指数试验 烟密度 炽热棒法 闪点和自燃点的测试,7.1 垂直燃烧,应用标准：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2
5、408，GB/T 8332 应用范围：塑胶原料、电线电缆、制品（有自撑料和软泡沫塑料之分） 燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm 试样要求：125*13*0.83.2(mm),也可根据实际制品协商，但厚度不应超过13mm。,试样环境调节：UL94和ASTM D3801规定一组样要在232，50 5%RH环境下处理40小时，另外一组样在70环境下处理168小时，两组样同时可以达到的等级为试样的最终等级。其他标准只要求在232，50 5%RH环境下处理16小时以上，不对70条件下处理作要求。,例子1：UL 94 V-0 V-1 V
6、-2测试（ASTM D 3801, IEC 707, or ISO 1210) 试验装置 : 垂直/水平燃烧装置 试样尺寸：长125mm, 宽13mm, 厚 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm 样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h 4) 燃烧过程： 火焰高度20mm 第一次施加火焰时间10s，记录余焰时间t1 第二次施加火焰时间10s，记录余焰时间t2和余灼时间t3,5）评判标准：表7-1,例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2测试 (ASTM D 4804 or ISO 9773) 试验装置 :
7、垂直/水平燃烧装置 试样尺寸：长200mm, 宽50mm, 样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h 4) 燃烧过程： 火焰高度20mm 第一次施加火焰时间3s，记录余焰时间t1 第二次施加火焰时间3s，记录余焰时间t2和余灼时间t3,例子3：UL 94 5VA 5VB测试(ASTM D 5048 or ISO 10351) 试验装置 : 垂直/水平燃烧装置 试样尺寸：棒状试样：长125mm, 宽13mm, 块状试样：150mm150mm 样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组:
8、 702的烘箱中处理168h 4) 燃烧过程：火焰高度125mm，内部蓝色火焰40mm 帮状试样：第一次施加火焰时间5s，熄火5s，重复5次，纪录有焰燃烧时间 和无焰燃烧时间 块状试样：施加火焰时间5s，熄火5s，重复5次,纪录试样是否烧穿,7.2 水平燃烧,应用标准：UL 94，ASTM D635， ASTM D4986， ISO 1210，ISO 3852，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332 应用范围：塑胶原料、电线电缆、制品（有自撑料、非自撑料和软泡沫塑料之分） 燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量2025mm;中能量125m
9、m 试样要求：125*13*0.83.2(mm),也可根据实际制品协商，但厚度不应超过13mm。 试样环境调节：在232，50 5%RH环境下处理一定时间，其中UL 94 HBF还要求另加一组样在70环境下处理168小时，两组样同时可以达到的等级为试样的最终等级。 对于软质材料，可用支撑架、网来支撑试样,例子1：UL 94 HB 1）试验装置 : 垂直/水平燃烧装置 2）试样尺寸：长:125mm, 宽:13mm, 厚: 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm 3）样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h（UL 94 HBF
10、需要， UL 94 HB不需要） 4）燃烧过程： 火焰高度20mm，一次施加火焰时间30s，从燃烧到第一条标线(25mm)时开始计时，记录时间t。若在30s内已燃烧至25mm标线，应退火并开始计时。 5）结果： 燃烧速度计算公式： V = 60L/t a. 燃烧在25mm标线前熄灭，不用计算燃烧速度。 b. 燃烧在25mm和100mm标线之间熄灭，燃烧长度为第一标线到 熄灭点的距离。 c. 燃烧在100mm标线后熄灭，燃烧长度和时间按25mm和100mm 标线之间的计算。,例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM D 4986 or ISO/DIS 9772.3) 1）试验
11、装置 : 垂直/水平燃烧装置 2）试样尺寸：长:150mm, 宽:50mm, 3）样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h 4）燃烧过程： 火焰高度38mm，一次施加火焰时间60s，从燃烧到第一条标线(25mm)时开始计时，记录时间t。若在30s内已燃烧至25mm标线，应退火并开始计时。 5）结果： HBF：1火焰传播速度小于40mm/min 2火焰在125mm线前熄灭,水平/垂直燃烧影响因素： 1）厚度对垂直燃烧的影响 表7-2 2）厚度对水平燃烧的影响 表7-3,3）燃烧气体对水平燃烧性能的影响 表7-4 4) 老化处
12、理对垂直燃烧性能的影响：表7-5,水平垂直燃烧箱,7.3 汽车材料水平燃烧,应用标准：SAE J369，ISO 3795，FMVSS 302，GM 9070P，GB/T 8410，TL1010，DIN57200） 应用范围：汽车工程塑料、汽车内饰件 燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm 试样要求：356*102*3.2(mm),也可根据实际制品协商，但厚度不应超过13mm。有效燃烧宽度为50mm(其中ISO3795和GB/T8410规定最小可接受尺寸为：宽度3-13mm 的产品其长度必须要356mm；宽度60-100mm的其长
13、度至少为138mm)。试样数量5个,7.4 氧指数的测试,定义：在规定的试验条件下，刚好能维持材料燃烧的通入的232的氧氮混合气体中以体积百分数表示的最低氧浓度。 氧指数是用来判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度。 试验仪器：氧指数测定仪 氧指仪示意图,应用标准ASTM D2863，BS 2782，ISO 4589，GB 2406 氧浓度%=氧流量/(氧流量+氮流量)*100 试样尺寸，表7-6：,附加测试-垂直燃烧与水平燃烧,用于评价材料的阻燃性能。 应用标准：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332 应用范围：塑胶原料、电线电缆、制品（有自撑料和软泡沫塑料之分）,附加测试-汽车材料水平燃烧,应用标准：SAE J369，ISO 3795，FMVSS 302，GM 9070P 应用范围：汽车工程塑料、汽车内饰件,塑膠材料鑒別法（燃燒法）,
