1、燃燒性能的測試,,燃燒的過程,一、塑料的燃燒過程    塑料的燃燒過程是一個復(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

2、 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，塑料開始發(fā)生降解 反應(yīng)。這種反應(yīng)的實質(zhì)是在空氣中氧存在下的一種自由基 鏈

3、式反應(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，與大氣中的氧氣相遇。,阻燃機理,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

4、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(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

5、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(yīng)中的·OH（羥基）自由基的阻燃劑，使按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進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，

6、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。,材料阻燃性的一般描述參數(shù),(1)點燃性和可燃性：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)

7、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,燃燒性能的測試,按燃燒過程來分:著火性試驗表面火焰?zhèn)鞑ピ囼灠l(fā)熱量試驗發(fā)煙量試驗?zāi)突鹦栽囼炄紵纸鈿怏w的分析試驗,按測試方法可分為:垂直燃燒水平燃燒氧指數(shù)試驗煙密度熾熱棒法閃點和自燃點的測試,7

8、.1 垂直燃燒,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）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20~25mm;中能量125mm試樣要求：125*13*0.8~3.2(mm),也可根據(jù)實際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)超

9、過13mm。,試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：UL94和ASTM D3801規(guī)定一組樣要在23±2℃，50 ± 5%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(dá)到的等級為試樣的最終等級。其他標(biāo)準(zhǔn)只要求在23±2℃，50 ±5%RH環(huán)境下處理16小時以上，不對70℃條件下處理作要求。,例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2測試（ASTM D 3801, IEC 707, or

10、ISO 1210)試驗裝置 : 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23±2℃, RH50±5%的環(huán)境下處理40h以上 第二組: 70±2℃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

11、次施加火焰時間10s，記錄余焰時間t2和余灼時間t3,5）評判標(biāo)準(zhǔn)：表7-1,例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2測試 (ASTM D 4804 or ISO 9773)試驗裝置 : 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23±2℃, RH50±5%的環(huán)境下處理40h以上第二組: 70±

12、2℃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3s，記錄余焰時間t1 第二次施加火焰時間3s，記錄余焰時間t2和余灼時間t3,例子3：UL 94 5VA 5VB測試(ASTM D 5048 or ISO 10351)試驗裝置 : 垂直/水平燃燒裝置試樣尺寸：棒狀試樣：長125mm, 寬13mm, 塊狀試樣：150mm

13、5;150mm 樣品預(yù)處理: 第一組: 放置在23±2℃, RH50±5%的環(huán)境下處理40h以上 第二組: 70±2℃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：第一次施加火焰時間5s，熄火5s，重復(fù)5次，紀(jì)錄有焰燃燒時間 和無焰燃燒時間塊狀試樣：施加火焰時間5s，熄

14、火5s，重復(fù)5次,紀(jì)錄試樣是否燒穿,7.2 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20~25mm;中能量125mm試樣要求：125*13*0.8~3.

15、2(mm),也可根據(jù)實際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)超過13mm。試樣環(huán)境調(diào)節(jié)：在23±2℃，50 ± 5%RH環(huán)境下處理一定時間，其中UL 94 HBF還要求另加一組樣在70℃環(huán)境下處理168小時，兩組樣同時可以達(dá)到的等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,例子1：UL 94 HB1）試驗裝置 : 垂直/水平燃燒裝置2）試樣尺寸：長:125mm, 寬:13mm, 厚: 0.8mm, 1.6m

16、m, 3.2mm3）樣品預(yù)處理: 第一組: 放置在23±2℃, RH50±5%的環(huán)境下處理40h以上 第二組: 70±2℃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，一次施加火焰時間30s，從燃燒到第一條標(biāo)線(25mm)時開始計時，記錄時間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25m

17、m標(biāo)線，應(yīng)退火并開始計時。5）結(jié)果： 燃燒速度計算公式： V = 60L/t a. 燃燒在25mm標(biāo)線前熄滅，不用計算燃燒速度。 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 熄滅點的距離。 c. 燃燒在100mm標(biāo)線后熄滅，燃燒長度和時間按25mm和100mm 標(biāo)線之間的計算。,例子2：UL 94

18、 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM D 4986 or ISO/DIS 9772.3)1）試驗裝置 : 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23±2℃, RH50±5%的環(huán)境下處理40h以上 第二組: 70±2℃的烘箱中處理168h4）燃燒過程： 火焰高度38mm，一次施加火焰時間60s，從

19、燃燒到第一條標(biāo)線(25mm)時開始計時，記錄時間t。若在30s內(nèi)已燃燒至25mm標(biāo)線，應(yīng)退火并開始計時。5）結(jié)果： HBF：1火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮?0mm/min 2火焰在125mm線前熄滅,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7-3,3）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

20、影響：表7-5,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20~25mm;中能量125mm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(yīng)超過13mm。有效燃燒寬

21、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的其長度至少為138mm)。試樣數(shù)量5個,7.4 氧指數(shù)的測試,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23±2℃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燃燒的難易程度。試驗儀器：氧指數(shù)測定儀

22、 氧指儀示意圖,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7-6：,附加測試-垂直燃燒與水平燃燒,用于評價材料的阻燃性能。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