燃燒性能的測試課件

1、燃燒性能的測試課件燃燒性能的測試課件燃燒的過程一、塑料的燃燒過程 塑料的燃燒過程是一個(gè)復(fù)雜的熱氧化反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒的基本要素為 熱、氧和可燃?xì)怏w。 一般認(rèn)為，塑料的燃燒經(jīng)歷了如下三個(gè)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(dǎo)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(xué)變化。 第二階段： 熱降解過程。這一過程為吸熱反應(yīng)，當(dāng)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(shí)，塑料開始發(fā)生降解 反應(yīng)。這種反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是在空氣中氧存在下的一種自由基 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，反應(yīng)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(dāng)?shù)诙A段熱降解反應(yīng)生成可燃物的濃度達(dá)到著 火極限后，與

2、大氣中的氧氣相遇。燃燒的過程一、塑料的燃燒過程阻燃機(jī)理 塑料中按一定比例加入阻燃劑，可使氧指數(shù)增大，阻燃效果明顯。當(dāng)然，氧指數(shù)只是表示材料可燃性和阻燃劑的阻燃性，還應(yīng)采用一系列的參量，如熱自燃臨界參量、熱點(diǎn)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(shí)，阻燃劑是在不同反應(yīng)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(jī)理比較復(fù)雜。但其目的總是以物理和化學(xué)的途徑來切斷燃燒循環(huán)。阻燃劑對燃燒反應(yīng)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(shí)生成的不燃

3、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(yīng)中的OH（羥基）自由基的阻燃劑，使按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的燃燒過程終止鏈鎖反應(yīng)。 （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(yīng)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(dǎo)致作為氣相反應(yīng)原料（可燃性氣體分解產(chǎn)物）的形成速度降低。 總之，阻燃劑的作用能綜合地使燃燒反應(yīng)的速度變慢，或者使反應(yīng)的引發(fā)（熱自燃）變得困難，從而達(dá)到抑制、減輕火災(zāi)危害的目的。阻燃機(jī)理 塑料中按一定比例加入阻燃劑，可 材料阻燃性的一般描述參數(shù)(1)點(diǎn)燃性

4、和可燃性：即被引燃的難易程度；(2)火焰?zhèn)鞑ニ俣龋杭椿鹧嫜夭牧媳砻娴穆铀俣龋?3)耐火性：即火穿透材料構(gòu)件的速度；(4)釋放速度（HRR）：即材料燃燒時(shí)放出的熱量和放出的速度；(5)自熄的難易程度；(6)生煙性：包括生煙量，煙的釋放速度及煙的組成；(7)有毒氣體的生成：包括氣體量、釋放速度及組成 材料阻燃性的一般描述參數(shù)(1)點(diǎn)燃性和可燃性：即燃燒性能的測試按燃燒過程來分:著火性試驗(yàn)表面火焰?zhèn)鞑ピ囼?yàn)發(fā)熱量試驗(yàn)發(fā)煙量試驗(yàn)?zāi)突鹦栽囼?yàn)燃燒分解氣體的分析試驗(yàn)按測試方法可分為:垂直燃燒水平燃燒氧指數(shù)試驗(yàn)煙密度熾熱棒法閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)的測試燃燒性能的測試按燃燒過程來分:按測試方法可分為:7.1 垂直燃燒應(yīng)用

5、標(biāo)準(zhǔn)：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332 應(yīng)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）燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm試樣要求：125*13*0.83.2(mm),也可根據(jù)實(shí)際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)超過13mm。 試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：UL94和ASTM D3801規(guī)定一組樣要在232，50 5%RH環(huán)境下處理40小時(shí)，另外一組樣在70環(huán)境下處理168小時(shí)，兩組樣同時(shí)可以達(dá)到的等級為試樣的最終等級。

6、其他標(biāo)準(zhǔn)只要求在232，50 5%RH環(huán)境下處理16小時(shí)以上，不對70條件下處理作要求。7.1 垂直燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：UL 94，ASTM D3801例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2測試（ASTM D 3801, IEC 707, or ISO 1210)試驗(yàn)裝置 : 垂直/水平燃燒裝置試樣尺寸：長125mm, 寬13mm, 厚 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm樣品預(yù)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(shí)間10s，記錄余焰時(shí)間t1 第二次施加火焰時(shí)間10s，記錄余

7、焰時(shí)間t2和余灼時(shí)間t3 評判條件V-0V-1V-2每個(gè)單獨(dú)樣品的余焰時(shí)間t1或t210s30s30s5個(gè)樣品總的余焰時(shí)間t1+t250s250s250s第二次取走火焰后每個(gè)樣品余焰加余灼時(shí)間t2+t3 30s60s60s是否燒及支架無無無燃燒顆?；虻温湮锸欠顸c(diǎn)燃鋪底棉花 無 無有5）評判標(biāo)準(zhǔn)：表7-1例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2測試（ASTM D例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2測試 (ASTM D 4804 or ISO 9773)試驗(yàn)裝置 : 垂直/水平燃燒裝置試樣尺寸：長200mm, 寬50mm,樣品預(yù)處理:第一組: 放置在232, RH505%的環(huán)境

8、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(shí)間3s，記錄余焰時(shí)間t1 第二次施加火焰時(shí)間3s，記錄余焰時(shí)間t2和余灼時(shí)間t3 評判條件VTM-0VTM-1VTM-2每個(gè)單獨(dú)樣品的有焰燃燒時(shí)間t1或t210s30s30s5個(gè)樣品總的有焰燃燒時(shí)間t1+t250s250s250s第二次取走火焰后每個(gè)樣品余焰加余灼時(shí)間t2+t3 30s60s60s是否燒及支架無無無燃燒顆?；虻温湮锸欠顸c(diǎn)燃鋪底棉花 無 無有例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2測試評例子3：UL 94 5VA 5VB測試(ASTM D 5048 or ISO

9、10351)試驗(yàn)裝置 : 垂直/水平燃燒裝置試樣尺寸：棒狀試樣：長125mm, 寬13mm, 塊狀試樣：150mm150mm 樣品預(yù)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125mm，內(nèi)部藍(lán)色火焰40mm幫狀試樣：第一次施加火焰時(shí)間5s，熄火5s，重復(fù)5次，紀(jì)錄有焰燃燒時(shí)間 和無焰燃燒時(shí)間塊狀試樣：施加火焰時(shí)間5s，熄火5s，重復(fù)5次,紀(jì)錄試樣是否燒穿標(biāo)準(zhǔn)5VA5VB有焰燃燒時(shí)間+無焰燃燒時(shí)間t1+t260s60s是否引燃脫脂棉否否塊狀試樣是否被燒穿否是例子3：UL 94 5VA 5VB測試(ASTM D

10、 5047.2 水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：UL 94，ASTM D635， ASTM D4986， ISO 1210，ISO 3852，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332 應(yīng)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）燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm試樣要求：125*13*0.83.2(mm),也可根據(jù)實(shí)際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)超過13mm。試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：在232，50 5%RH環(huán)境下處理一定時(shí)間，其中UL 94 HBF還要求另加一組樣在70環(huán)境下處理168小時(shí)，兩組樣同時(shí)可以達(dá)到的等

11、級為試樣的最終等級。對于軟質(zhì)材料，可用支撐架、網(wǎng)來支撐試樣7.2 水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：UL 94，ASTM D635，例子1：UL 94 HB1）試驗(yàn)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(yù)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（UL 94 HBF需要， UL 94 HB不需要）4）燃燒過程： 火焰高度20mm，一次施加火焰時(shí)間30s，從燃燒到第一條標(biāo)線(25mm)時(shí)開始計(jì)時(shí)，記錄時(shí)間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25mm標(biāo)線，應(yīng)退火并開始計(jì)時(shí)。

12、5）結(jié)果： 燃燒速度計(jì)算公式： V = 60L/t a. 燃燒在25mm標(biāo)線前熄滅，不用計(jì)算燃燒速度。 b. 燃燒在25mm和100mm標(biāo)線之間熄滅，燃燒長度為第一標(biāo)線到 熄滅點(diǎn)的距離。 c. 燃燒在100mm標(biāo)線后熄滅，燃燒長度和時(shí)間按25mm和100mm 標(biāo)線之間的計(jì)算。 例子1：UL 94 HB例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM D 4986 or ISO/DIS 9772.3)1）試驗(yàn)裝置 : 垂直/水平燃燒裝置2）試樣尺寸：長:150mm, 寬:50mm, 3）樣品預(yù)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

13、中處理168h4）燃燒過程： 火焰高度38mm，一次施加火焰時(shí)間60s，從燃燒到第一條標(biāo)線(25mm)時(shí)開始計(jì)時(shí)，記錄時(shí)間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25mm標(biāo)線，應(yīng)退火并開始計(jì)時(shí)。5）結(jié)果： HBF：1火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮?0mm/min 2火焰在125mm線前熄滅 標(biāo)準(zhǔn)HF-1HF-2有焰燃燒時(shí)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(shí)間30s30s脫脂棉是否被引燃否否燒損長度小于60mm小于60mm例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM水平/垂直燃燒影響因素：1）厚度對垂直燃燒的影響 表7-22）厚度對水平燃燒的影響 表7-3

14、材料名稱試樣厚度，mm每組總的有焰燃燒時(shí)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(shí)間，sMPPO0.8451.6383.223水平/垂直燃燒影響因素：材料名稱試樣厚度，mm每組總的有焰燃3）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?xì)夥N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?xì)?5煤氣74.4材料未老化試樣總?cè)紵龝r(shí)間 （s）有老化試樣總?cè)紵龝r(shí)間

15、 （s）3240層壓板1504143025層壓板46二次加焰后燃燒至夾具3）燃燒氣體對水平燃燒性能的影響 表7-4燃?xì)夥N類燃燒速度，水平垂直燃燒箱水平垂直燃燒箱7.3 汽車材料水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：SAE J369，ISO 3795，F(xiàn)MVSS 302，GM 9070P，GB/T 8410，TL1010，DIN57200）應(yīng)用范圍：汽車工程塑料、汽車內(nèi)飾件燃燒方式：本生燈（9.5mm和0.9mm兩種燃燒口內(nèi)徑）火焰能量：低能量2025mm;中能量125mm試樣要求：356*102*3.2(mm),也可根據(jù)實(shí)際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)超過13mm。有效燃燒寬度為50mm(其中ISO3795和GB/T84

16、10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的其長度至少為138mm)。試樣數(shù)量5個(gè)7.3 汽車材料水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：SAE J369，ISO7.4 氧指數(shù)的測試定義：在規(guī)定的試驗(yàn)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?jǐn)?shù)表示的最低氧濃度。氧指數(shù)是用來判斷材料在空氣中與火焰接觸時(shí)燃燒的難易程度。試驗(yàn)儀器：氧指數(shù)測定儀 氧指儀示意圖7.4 氧指數(shù)的測試定義：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，剛好能維持材應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2863，BS 2782，ISO 4589，GB 2406氧濃度%=氧流量/(氧流量+氮流量)*100試樣尺寸，表

17、7-6：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2863，BS 2782，ISO 458附加測試-垂直燃燒與水平燃燒用于評價(jià)材料的阻燃性能。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332 應(yīng)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）附加測試-垂直燃燒與水平燃燒用于評價(jià)材料的阻燃性能。附加測試-汽車材料水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：SAE J369，ISO 3795，F(xiàn)MVSS 302，GM 9070P 應(yīng)用范圍：汽車工程塑料、汽車內(nèi)飾件附加測試-汽車材料水平燃燒應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：SAE J369，I

18、SO塑膠材料鑒別法（燃燒法）狀況材料燃燒的難 易移開火源火焰的顔 色燃燒后的狀態(tài)氣味成型品的特徵ABS易不熄滅黃色黑煙熔融落下橡膠味 辣味不透明稍具蠟質(zhì)PC稍難熄滅黃色黑煙軟化特殊味淡黃色，透明或不透明、耐衝擊POM易不熄滅尖端黃色下端藍(lán)色邊滴邊燃福馬林的氣味乳白色不透明、強(qiáng)韌PP易不熄滅黃色（藍(lán)色火焰）快速完全燒掉特殊味（柴油味）乳白色、透明或不透明，表面光澤良好PA慢慢燃燒熄滅先端黃色熔融落下特殊味有彈性、不透明、耐磨塑膠材料鑒別法（燃燒法）狀況燃燒的移開火焰的燃燒后氣味成型品塑料的燃燒鑒別代號塑料名稱燃燒難易離火后是否熄滅火焰狀態(tài)塑料變化狀態(tài)氣味CN硝化纖維素極易繼續(xù)燃上端藍(lán)色-迅速燃燒

19、完-聚脂樹脂容易燃燒黑煙微微膨脹,有時(shí)開裂苯乙烯氣味ABSABS繼續(xù)燃燒濃黑煙軟化,燒焦特殊ASSAN(AS)特殊聚丙稀氰味CA乙酸纖維素熔融滴落燃燒特殊氣味EC乙基纖維素PE聚乙烯上端黃色,下端藍(lán)色-石蠟燃燒味POM聚甲醛PP聚丙烯石油味醋酸纖維素暗黃色醋酸味醋酸丁酸纖維素醋酸丙酸纖維素丙酸味聚醋酸乙烯黑煙軟化醋酸味PETP聚對苯二酸乙二醇酯桔黃色起泡，伴有噼啪碎裂聲刺激性芳香味聚乙烯醇縮丁醛黑煙熔融滴落特殊氣味PMMA有機(jī)玻璃淺藍(lán)色,頂端白色融化起泡強(qiáng)烈腐爛花果.蔬菜臭PS聚苯乙烯橙黃色,濃黑煙呈炭飛揚(yáng)軟化,起泡特殊苯乙烯單體味塑料的燃燒鑒別代號塑料名稱燃燒難易離火后是否熄滅火焰狀態(tài)塑料P

20、F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(yáng)熔融起泡強(qiáng)烈氣味花果臭PA尼龍NYLON(PA)藍(lán)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(lán)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(lán)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PVDC聚偏氯乙烯很難黃色,端部綠色F3聚三氟氯乙烯不燃-F4聚四氟乙