燃燒性能的測試

1、燃燒性能的測試2燃燒的過程n一、塑料的燃燒過程n塑料的燃燒過程是一個復雜的熱氧化反應，導致燃燒的基本要素為熱、氧和可燃氣體。n一般認為，塑料的燃燒經(jīng)歷了如下三個階段。第一階段：熱引發(fā)過程。來自外部的熱源或火源的熱量導致塑料發(fā)生相太變化（即從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)）和化學變化。第二階段：熱降解過程。這一過程為吸熱反應，當塑料吸收的熱量足以克服分子內(nèi)原子間某些弱小鍵能時，塑料開始發(fā)生降解反應。這種反應的實質(zhì)是在空氣中氧存在下的一種自由基鏈式反應，反應的結(jié)果產(chǎn)生氣相可燃物體如各種單體易燃烴類等。第三階段：引燃過程。當?shù)诙A段熱降解反應生成可燃物的濃度達到著火極限后，與大氣中的氧氣相遇。3阻燃機理塑料中按一定

2、比例加入阻燃劑，可使氧指數(shù)增大，阻燃效果明顯。當然，氧指數(shù)只是表示材料可燃性和阻燃劑的阻燃性，還應采用一系列的參量，如熱自燃臨界參量、熱點燃能量、熱自燃溫度等。一般說來，含有阻燃劑的塑料在燃燒時，阻燃劑是在不同反應區(qū)域內(nèi)（氣相、*凝聚相）多方面起作用的。對于不同材料，阻燃劑的作用也可能不同。阻燃劑的作用機理比較復雜。但其目的總是以物理和化學的途徑來切斷燃燒循環(huán)。阻燃劑對燃燒反應的影響表現(xiàn)在如下幾方面：（1）位于凝聚相內(nèi)的阻燃劑吸熱分解，從而使凝聚相內(nèi)的相對溫度減慢上升，以延緩塑料的熱分解溫度，利用阻燃劑熱分解時生成的不燃性氣體的氣化熱來降低溫度。（2）阻燃劑受熱分解，釋放出捕獲燃燒反應中的oh

3、（羥基）自由基的阻燃劑，使按自由基鏈式反應進行的燃燒過程終止鏈鎖反應。（3）在熱作用下，阻燃劑出現(xiàn)吸熱相變，阻止凝聚相內(nèi)溫度的升高，使燃燒反應變慢直至停止。（4）催化凝聚相熱分解，產(chǎn)生固相產(chǎn)物（焦化層）或泡沫層，阻礙熱傳遞作用。這使凝聚相溫度保持在較低水平，導致作為氣相反應原料（可燃性氣體分解產(chǎn)物）的形成速度降低?？傊枞紕┑淖饔媚芫C合地使燃燒反應的速度變慢，或者使反應的引發(fā)（熱自燃）變得困難，從而達到抑制、減輕火災危害的目的。4材料阻燃性的一般描述參數(shù)n (1)點燃性和可燃性：點燃性和可燃性：即被引燃的難易程度；n (2)火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋杭椿鹧嫜夭牧媳砻娴穆铀俣?；n (3)耐火

4、性耐火性：即火穿透材料構(gòu)件的速度；n (4)釋放速度（釋放速度（hrr）：即材料燃燒時放出的熱量和放出的速度；n (5)自熄的難易程度自熄的難易程度；n (6)生煙性生煙性：包括生煙量，煙的釋放速度及煙的組成；n (7)有毒氣體的生成有毒氣體的生成：包括氣體量、釋放速度及組成5燃燒性能的測試n 按燃燒過程來分:a) 著火性試驗b) 表面火焰?zhèn)鞑ピ囼瀋) 發(fā)熱量試驗d) 發(fā)煙量試驗e) 耐火性試驗f)燃燒分解氣體的分析試驗n 按測試方法可分為:a) 垂直燃燒b) 水平燃燒c) 氧指數(shù)試驗d) 煙密度e) 熾熱棒法f)閃點和自燃點的測試67.1垂直燃燒n 應用標準：ul94，astmd3801，a

5、stmd4804，iso1210，iso9773，iec60695，gb/t2408，gb/t8332n 應用范圍：塑膠原料、電線電纜、制品（有自撐料和軟泡沫塑料之分）n 燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）n 火焰能量：低能量2025mm;中能量125mmn 試樣要求：125*13*0.83.2(mm),也可根據(jù)實際制品協(xié)商，但厚度不應超過13mm。n試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：ul94和astmd3801規(guī)定一組樣要在232，505%rh環(huán)境下處理40小時，另外一組樣在70環(huán)境下處理168小時，兩組樣同時可以達到的等級為試樣的最終等級。其他標準只要求在232，505%rh環(huán)境下處理1

6、6小時以上，不對70條件下處理作要求。7n例子1：ul94v-0v-1v-2測試（astmd3801,iec707,oriso1210)1)試驗裝置:垂直/水平燃燒裝置2)試樣尺寸：長125mm,寬13mm,厚0.8mm,1.6mm,3.2mm3)樣品預處理:第一組:放置在232,rh505%的環(huán)境下處理40h以上第二組:702的烘箱中處理168h4)燃燒過程：火焰高度20mm第一次施加火焰時間10s，記錄余焰時間t1第二次施加火焰時間10s，記錄余焰時間t2和余灼時間t3評判條件v-0v-1v-2每個單獨樣品的余焰時間t1或t210s30s30s5個樣品總的余焰時間t1+t250s250s2

7、50s第二次取走火焰后每個樣品余焰加余灼時間t2+t330s60s60s是否燒及支架無無無燃燒顆粒或滴落物是否點燃鋪底棉花無無有5）評判標準：表7-18n例子2：ul94vtm-0vtm-1vtm-2測試(astmd4804oriso9773)n試驗裝置:垂直/水平燃燒裝置n試樣尺寸：長200mm,寬50mm,n樣品預處理:n第一組:放置在232,rh505%的環(huán)境下處理40h以上n第二組:702的烘箱中處理168hn4)燃燒過程：n火焰高度20mmn第一次施加火焰時間3s，記錄余焰時間t1n第二次施加火焰時間3s，記錄余焰時間t2和余灼時間t3評判條件vtm-0vtm-1vtm-2每個單獨樣

8、品的有焰燃燒時間t1或t210s30s30s5個樣品總的有焰燃燒時間t1+t250s250s250s第二次取走火焰后每個樣品余焰加余灼時間t2+t330s60s60s是否燒及支架無無無燃燒顆?；虻温湮锸欠顸c燃鋪底棉花無無有91)例子3：ul945va5vb測試(astmd5048oriso10351)2)試驗裝置:垂直/水平燃燒裝置3)試樣尺寸：棒狀試樣：長125mm,寬13mm,4)塊狀試樣：150mm150mm5)樣品預處理:6)第一組:放置在232,rh505%的環(huán)境下處理40h以上7)第二組:702的烘箱中處理168h8)4)燃燒過程：火焰高度125mm，內(nèi)部藍色火焰40mm9)幫狀試

9、樣：第一次施加火焰時間5s，熄火5s，重復5次，紀錄有焰燃燒時間和無焰燃燒時間1)塊狀試樣：施加火焰時間5s，熄火5s，重復5次,紀錄試樣是否燒穿標準5va5vb有焰燃燒時間+無焰燃燒時間t1+t260s60s是否引燃脫脂棉否否塊狀試樣是否被燒穿否是107.2水平燃燒n 應用標準：ul94，astmd635，astmd4986，iso1210，iso3852，iec60695，gb/t2408，gb/t8332n 應用范圍：塑膠原料、電線電纜、制品（有自撐料、非自撐料和軟泡沫塑料之分）n 燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）n 火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm

10、n 試樣要求：125*13*0.83.2(mm),也可根據(jù)實際制品協(xié)商，但厚度不應超過13mm。n 試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：在232，505%rh環(huán)境下處理一定時間，其中ul94hbf還要求另加一組樣在70環(huán)境下處理168小時，兩組樣同時可以達到的等級為試樣的最終等級。n 對于軟質(zhì)材料，可用支撐架、網(wǎng)來支撐試樣11n 例子1：ul94hb1）試驗裝置:垂直/水平燃燒裝置2）試樣尺寸：長:125mm,寬:13mm,厚:0.8mm,1.6mm,3.2mm3）樣品預處理:第一組:放置在232,rh505%的環(huán)境下處理40h以上第二組:702的烘箱中處理168h（ul94hbf需要，ul94hb不需要）4）燃燒

11、過程：火焰高度20mm，一次施加火焰時間30s，從燃燒到第一條標線(25mm)時開始計時，記錄時間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25mm標線，應退火并開始計時。5）結(jié)果：燃燒速度計算公式：v=60l/ta.燃燒在25mm標線前熄滅，不用計算燃燒速度。b.燃燒在25mm和100mm標線之間熄滅，燃燒長度為第一標線到熄滅點的距離。c.燃燒在100mm標線后熄滅，燃燒長度和時間按25mm和100mm標線之間的計算。12n例子2：ul94hbf，hf-1，hf-2(astmd4986oriso/dis9772.3)n1）試驗裝置:垂直/水平燃燒裝置n2）試樣尺寸：長:150mm,寬:50mm,n3）樣品預處

12、理:n第一組:放置在232,rh505%的環(huán)境下處理40h以上n第二組:702的烘箱中處理168hn4）燃燒過程：n火焰高度38mm，一次施加火焰時間60s，從燃燒到第一條標線(25mm)時開始計時，記錄時間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25mm標線，應退火并開始計時。n5）結(jié)果：nhbf：1火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮?0mm/min2火焰在125mm線前熄滅標準hf-1hf-2有焰燃燒時間4/5小于2s；1/5小于10s4/5小于2s；1/5小于10s每根試樣的無焰燃燒時間30s30s脫脂棉是否被引燃否否燒損長度小于60mm小于60mm13n 水平/垂直燃燒影響因素：1）厚度對垂直燃燒的影響表7-22）厚度

13、對水平燃燒的影響表7-3材料名稱試樣厚度，mm每組總的有焰燃燒時間，sabs0.81.63.2402925pmma3612.7272527ldpe3612.7252116材料名稱試樣厚度，mm每組總的有焰燃燒時間，smppo0.8451.6383.223143）燃燒氣體對水平燃燒性能的影響表7-44)老化處理對垂直燃燒性能的影響：表7-5燃氣種類燃燒速度，mm/minpmmaldpepe硬泡沫塑料甲烷34.526.9丙烷34.627.4丁烷35.126.6石油液化乞35.326.475天燃氣75煤氣74.4材料未老化試樣總?cè)紵龝r間（s）有老化試樣總?cè)紵龝r間（s）3240層壓板150414302

14、5層壓板46二次加焰后燃燒至夾具15水平垂直燃燒箱167.3汽車材料水平燃燒n 應用標準：saej369，iso3795，fmvss302，gm9070p，gb/t8410，tl1010，din57200）n 應用范圍：汽車工程塑料、汽車內(nèi)飾件n 燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）n 火焰能量：低能量2025mm;中能量125mmn 試樣要求：356*102*3.2(mm),也可根據(jù)實際制品協(xié)商，但厚度不應超過13mm。有效燃燒寬度為50mm(其中iso3795和gb/t8410規(guī)定最小可接受尺寸為：寬度3-13mm的產(chǎn)品其長度必須要356mm；寬度60-100mm的其長

15、度至少為138mm)。試樣數(shù)量5個177.4氧指數(shù)的測試n 定義：在規(guī)定的試驗條件下，剛好能維持材料燃燒的通入的232的氧氮混合氣體中以體積百分數(shù)表示的最低氧濃度。n 氧指數(shù)是用來判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度。n 試驗儀器：氧指數(shù)測定儀氧指儀示意圖18n 應用標準astmd2863，bs2782，iso4589，gb2406n 氧濃度%=氧流量/(氧流量+氮流量)*100n 試樣尺寸，表7-6：19附加測試-垂直燃燒與水平燃燒n 用于評價材料的阻燃性能。n 應用標準：ul94，astmd3801，astmd4804，iso1210，iso9773，iec60695，gb/t240

16、8，gb/t8332n 應用范圍：塑膠原料、電線電纜、制品（有自撐料和軟泡沫塑料之分）20附加測試-汽車材料水平燃燒n 應用標準：saej369，iso3795，fmvss302，gm9070pn 應用范圍：汽車工程塑料、汽車內(nèi)飾件21abspcpompppa易稍難易易慢慢燃燒不熄滅熄滅不熄滅不熄滅熄滅黃色黑煙黃色黑煙尖端黃色下端藍色黃色（藍色火焰）先端黃色熔融落下軟化邊滴邊燃快速完全燒掉熔融落下橡膠味 辣味特殊味福馬林的氣味特殊味（柴油味）特殊味不透明稍具蠟質(zhì)淡黃色，透明或不透明、耐衝擊乳白色不透明、強韌乳白色、透明或不透明，表面光澤良好有彈性、不透明、耐磨代號cnabsascaecpepo

17、mpppetp塑料名稱硝化纖維素聚脂樹脂abssan(as)乙酸纖維素乙基纖維素聚乙烯聚甲醛聚丙烯醋酸纖維素醋酸丁酸纖維素醋酸丙酸纖維素聚醋酸乙烯聚對苯二酸乙二醇酯燃燒難易極易容易離火后是否熄滅繼續(xù)燃燃燒繼續(xù)燃燒火焰狀態(tài)上端藍色上端黃色,下端藍色暗黃色桔黃色-黑煙濃黑煙熔融滴落燃燒黑煙塑料變化狀態(tài)迅速燃燒完微微膨脹,有時開裂軟化,燒焦特殊聚丙稀氰味特殊氣味-石油味醋酸味丙酸味軟化起泡，伴有噼啪碎裂聲氣味-苯乙烯氣味特殊石蠟燃燒味醋酸味刺激性芳香味pf酚醛(木粉)緩慢燃燒自熄紙和苯酚味-膨脹,開裂木材和苯酚味pf酚醛(布基)繼續(xù)燃燒少量黑煙布和苯酚味pf酚醛(紙基)pc聚碳酸脂緩慢自熄黑煙炭飛揚

18、熔融起泡強烈氣味花果臭pa尼龍nylon(pa)藍色,上端黃色熔融滴落,起泡羊毛指甲燒焦味uf脲醛樹脂難自熄黃色,頂端淡藍色膨脹,開裂,燃燒處變白色特殊氣味,甲醛味三聚氰氨樹脂淡黃色psu聚苯砜緩慢自熄黃色，濃黑煙熔融略有橡膠燃燒味cp氯化聚醚熄滅飛濺,上端黃色,底藍色,濃黑煙熔融,不增長特殊ppo聚苯醚濃黑煙熔融花果臭psf聚砜黃褐色煙略有橡膠燃燒味mf蜜胺樹脂淡黃色膨脹,開裂,白化尿素味、胺味、甲醛味pvc聚氯乙烯離火即滅黃色,下端綠色白煙軟化刺激性酸味氯乙烯-醋酸乙烯共聚物暗褐色特殊氣味方法種類pf(酚醛樹脂)uf( 尿素甲醛)mf(三聚氰胺)up(不飽和聚酯)pmmapspapvcpppeabs聚諷pcpom燃燒的難易慢慢燃燒難難易易易多為透明成形品難易易易易稍難易火焰拿掉是否繼續(xù)燃燒熄滅熄滅熄滅不滅不滅不滅熄滅熄滅不滅不滅不滅熄滅不滅火焰顏色黃色黃色,尾端青綠淡黃色,黃色黑煙黃色,尾端青綠橙黃色黑煙前端黃色黃色,尾端青綠黃色(藍色火焰)上端黃色,下端青色黃色黑煙略白色火焰黃色黑煙上端黃色,下端藍色燃燒后的狀態(tài)膨脹破裂,顏色變深膨脹破裂,白化膨脹破裂,白化薇膨脹破裂軟化,軟化,熔