極限氧指數(shù)測(cè)定儀用于阻燃PA系列材料燃燒性能研究

1、Standard International Group(HK) Limited極限氧指數(shù)測(cè)定儀用于阻燃PA系列材料燃燒性能研究尼龍,即聚酰胺(PA),是主鏈軌上含有酰胺基團(tuán)(-NH?CO-)的高分子化合物,是重要的工程樹脂,位于五大通用工程塑料(PA、PC、POM、PBT/PET、PPO)之首,在日常生活和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)聚酰胺單元鏈接中含碳原子數(shù)目不同可分為PA6、PA11、PA12、PA46、PA66、PA610、PA612、PA1010等。其中PA6、PA66應(yīng)用最廣泛,產(chǎn)量最大。尼龍具有很高的力學(xué)強(qiáng)度、熔點(diǎn)高、耐磨、耐油和一般有機(jī)溶劑,耐熱性能優(yōu)良,所以作為一種廣泛使用的

2、材料,它大多面臨比較苛刻的使用環(huán)境,如高濕度、高溫度、高電壓等。因此,尼龍的阻燃性能在許多場(chǎng)合成為一個(gè)至關(guān)重要的因素,特別是在電氣用途上。本文著重研究了以PA為基材的幾類阻燃塑料的燃燒性能,為材料的選擇使用,該類新材料的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)1-2。測(cè)試方法1、氧指數(shù)測(cè)定3參照GB/T2406-93%塑料燃燒性能實(shí)驗(yàn)方法 氧指數(shù)法&,此標(biāo)準(zhǔn)適用于評(píng)定均質(zhì)固體材料、層壓材料、泡沫材料、軟片和薄膜材料等在規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下的燃燒性能,其結(jié)果不能用于評(píng)定材料在實(shí)際適用條件下著火的危險(xiǎn)性。氣源:用GB3863中所規(guī)定的氧和GB3864中所規(guī)定的氮及所需的氧、氮?dú)怃撈亢驼{(diào)節(jié)裝置。氣體使用壓力不低于1MPa

3、。2、水平垂直燃燒測(cè)定33、分析方法4參照GB/T13464-92%材料熱穩(wěn)定性的熱分析測(cè)定法&,用于測(cè)定材料物理轉(zhuǎn)變或化學(xué)轉(zhuǎn)變的熱參數(shù)和熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司Standard International Group(HK) Limited1.1?實(shí)驗(yàn)材料 Standard International Group(HK) Limited實(shí)驗(yàn)材料為阻燃PA系列,試樣尺寸規(guī)格為:100mm?10mm?10mm(氧指數(shù)測(cè)定);100mm?13mm?10mm(水平、垂直燃燒測(cè)試)。1.2?儀器設(shè)備儀器設(shè)備為氧指數(shù)測(cè)定儀。二、結(jié)果與討論1、材料的氧指數(shù)分

4、析材料燃燒性能分級(jí)方法&的標(biāo)準(zhǔn),OI>32的為難燃材料,2632的材料如PA66-RG30Y-01、PA66-RON-10123C1、PA66-RG101。它們的燃燒性能達(dá)到了難燃級(jí)別,成炭現(xiàn)象比較明顯,可見它們所含的阻燃劑性能比較優(yōu)異,安全性能較上述材料高,在室內(nèi)裝修中采用相對(duì)安全。但是由于它們?nèi)紵龝r(shí)產(chǎn)生熔滴、黑色煙塵,所以在一些關(guān)鍵部位不能選用這些材料,以免造成火災(zāi)蔓延、人員傷亡和其他一些不必要的損失。有的材料如PA6-ROWW-01、PA66-ROW,它們的氧指數(shù)特別大,即使氧濃度分別達(dá)到80%和70%也不能形成燃燒,而且炭化現(xiàn)象很明顯,阻燃作用明顯,應(yīng)該是建筑中所提倡的選

5、材。不過通過實(shí)驗(yàn)觀察,這兩種材料燃燒時(shí)都很容易產(chǎn)生高溫熔滴,帶著火焰向下滴落,如果周圍有易燃物則可能蔓延成災(zāi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)PA6-ROWW-01氧濃度達(dá)到70%、PA66-ROW氧濃度達(dá)到60%的時(shí)候其產(chǎn)生的熔滴也可以在環(huán)境中發(fā)生劇烈燃燒,而主體燒蝕不多,失去自撐能力而倒塌。這種情況已經(jīng)不適用該實(shí)驗(yàn)所采用的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià),這就需要用新的方法來進(jìn)行研究,以便對(duì)該材料使用的安全性做出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。2、材料的水平垂直燃燒性能分析表2是試驗(yàn)材料的水平燃燒性能測(cè)試結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中火源撤離2s內(nèi)熄滅的材料,它們的阻燃性能達(dá)到了水平燃燒測(cè)試實(shí)驗(yàn)的優(yōu)異標(biāo)準(zhǔn),除PA66-G10N、PA66-G33、PA66-TG30本色

6、三種材料外其他材料的氧指數(shù)幾乎都在26以上,PA-777D-W-A51未能達(dá)到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),其氧指數(shù)僅為試驗(yàn)材料的垂直燃燒性能測(cè)試結(jié)果。在垂直燃燒實(shí)驗(yàn)中,性能達(dá)到了最優(yōu)級(jí)別FV-0級(jí)的材料其氧指數(shù)幾乎都大于30,安全性能最佳;PA66-G10N(OI=24.75)、PA66-G33(OI=25.25)屬于易燃材料,PA6-ROWW-01、PA66-ROW的氧指數(shù)特別大、阻燃性能特別好,但是這四種材料燃燒時(shí)滴落物點(diǎn)燃醫(yī)用脫脂棉,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最差的級(jí)別FV-2級(jí)。由表1、表3對(duì)比分析可知,材料的使用安全性,需要用多種燃燒參數(shù)來綜合分析評(píng)價(jià);火焰蔓延至夾具的材料,它們的氧指數(shù)都小于28,之所以說不

7、能用本方法評(píng)定其燃燒性能,是因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)生活中這類材料是很危險(xiǎn)的,受熱時(shí)向上蔓延的可標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司Standard International Group(HK) LimitedStandard International Group(HK) Limited 能性很大,達(dá)不到消防安全要求,失去了評(píng)價(jià)阻燃性能的意義。這類材料與前述的那兩種添加G系列阻燃劑OI<26的材料相比,雖然氧指數(shù)都比較接近但是卻沒有出現(xiàn)熔滴物點(diǎn)燃脫脂棉的現(xiàn)象,更加說明G系列的阻燃劑的阻燃效果在垂直燃燒測(cè)試中表現(xiàn)不佳。溫度隨阻燃劑加入而升高,吸熱量顯著增加,PA66-RG30Y-01比PA66-T15淺灰色

8、FTU和尼龍的分解溫度高出近120#和150#,說明阻燃劑的加入,能有效延遲材料的分解,阻止燃燒發(fā)生。注:T1為每個(gè)試樣每次施加火焰離火后有焰燃燒的時(shí)間;T2為每組5個(gè)試樣施加10次火焰離火后有焰燃燒的總時(shí)間;T3為每個(gè)試樣第二次施加火焰離火后無焰燃燒時(shí)間;?為不能用本方法評(píng)定材料的燃燒性能。3、DSC分析圖1、2、表4是試驗(yàn)材料的DSC分析曲線和結(jié)果。以PA為基材的塑料材料,由于外加阻燃劑種類的不同,使其分解性質(zhì)有明顯差異。從實(shí)驗(yàn)選材來看,其初始分解溫度,分解峰值三、結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)和分析,可得出如下結(jié)論:(1)PA66-RG30Y-01材料的阻燃性能最為優(yōu)秀,而PA6-ROWW-01、PA66-ROW兩種材料雖然不能點(diǎn)燃但是極易產(chǎn)生帶火融滴且可以在較高氧氣濃度中猛烈燃燒,火災(zāi)危險(xiǎn)性很大。(2)PA-777D-W-A51水平燃燒測(cè)試不合格,建議在室內(nèi)裝飾裝修中不予采用。(3)根據(jù)垂直燃燒測(cè)試結(jié)果,建議使用氧指數(shù)大于28的難燃材料。對(duì)于測(cè)試時(shí)火焰蔓延至夾具或是熔滴點(diǎn)燃脫脂棉的材料則應(yīng)該結(jié)合各部位的消防安全要求謹(jǐn)慎使用。(4)以PA為基材的塑料材料,由于外加阻燃劑種類的不同,使其分解性質(zhì)有明顯差異。從實(shí)驗(yàn)選材來看,其初始分解溫度、分解峰值溫度隨阻燃劑加入而升高,吸熱量顯著增加,阻燃劑的加入,能有效延遲材料的分解,阻止燃燒發(fā)生。標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（