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(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。n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，與大氣中的氧氣相遇。3阻燃機(jī)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(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

3、（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?？傊枞紕┑淖饔媚芫C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。4材料阻燃性的一般描述參數(shù)n (1)點(diǎn)燃性和可燃性：點(diǎn)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铀俣龋籲 (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(shí)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(yàn)b) 表面火焰?zhèn)鞑ピ囼?yàn)c) 發(fā)熱量試驗(yàn)d) 發(fā)煙量試驗(yàn)e) 耐火性試驗(yàn)f)燃燒分解氣體的分析試驗(yàn)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(yàn)d) 煙密度e) 熾熱棒法f)閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)的測試67.1垂直燃燒n 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：ul94，astmd3801，a

5、stmd4804，iso1210，iso9773，iec60695，gb/t2408，gb/t8332n 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）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(shí)際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)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(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。其他標(biāo)準(zhǔn)只要求在232，505%rh環(huán)境下處理1

6、6小時(shí)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(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+t250s250s2

7、50s第二次取走火焰后每個(gè)樣品余焰加余灼時(shí)間t2+t330s60s60s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7-18n例子2：ul94vtm-0vtm-1vtm-2測試(astmd4804oriso9773)n試驗(yàn)裝置:垂直/水平燃燒裝置n試樣尺寸：長200mm,寬50mm,n樣品預(yù)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(shí)間3s，記錄余焰時(shí)間t1n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

8、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+t330s60s60s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91)例子3：ul945va5vb測試(astmd5048oriso10351)2)試驗(yàn)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(yù)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(lán)色火焰40mm9)幫狀試

9、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1)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107.2水平燃燒n 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：ul94，astmd635，astmd4986，iso1210，iso3852，iec60695，gb/t2408，gb/t8332n 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）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(shí)際制品協(xié)商，但厚度不應(yīng)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(shí)間，其中ul94hbf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(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（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(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)。5）結(jié)果：燃燒速度計(jì)算公式：v=60l/ta.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。12n例子2：ul94hbf，hf-1，hf-2(astmd4986oriso/dis9772.3)n1）試驗(yàn)裝置:垂直/水平燃燒裝置n2）試樣尺寸：長:150mm,寬:50mm,n3）樣品預(yù)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(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)。n5）結(jié)果：nhbf：1火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮?0mm/min2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(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，smppo0.8451.6383.223143）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?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（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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：saej369，iso3795，fmvss302，gm9070p，gb/t8410，tl1010，din57200）n 應(yīng)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(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/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(gè)177.4氧指數(shù)的測試n 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。n 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。n 試驗(yàn)儀器：氧指數(shù)測定儀氧指儀示意圖18n 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(jià)材料的阻燃性能。n 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：ul94，astmd3801，astmd4804，iso1210，iso9773，iec60695，gb/t240

16、8，gb/t8332n 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）20附加測試-汽車材料水平燃燒n 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：saej369，iso3795，fmvss302，gm9070pn 應(yīng)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(lán)色黃色（藍(lán)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(qiáng)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(lán)色上端黃色,下端藍(lán)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(shí)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(yáng)

18、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(lán)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(lán)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