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        【材料】高分子材料性能系列-氧指數測試簡析
        添加時間:2016-12-18 10:25:14
        電纜料整體技術解決方案

        氧指數
        oxygen index


        簡稱OI。是在規定條件下,試樣在氧、氮混合氣流中,維持平穩燃燒所需的低氧氣濃度,以氧所占體積百分數表示。
        氧指數高表示材料不易燃燒,氧指數低表示材料容易燃燒,一般認為氧指數<22屬于易燃材料,氧指數在2227之間屬可燃材料,氧指數>27屬難燃材料。
        是評價塑料及其他高分子材料相對燃燒性的一種表示方法,以此判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度非常有效,因此受到世界各國的重視。中國已頒布的相應的氧指數法的標準有GB 2406-80(塑料)和GB 5454-85(紡織物)。

         

        1、 材料的阻燃特性一般用氧指數表示,氧指數是指一定尺寸的材料(試片)裝入試驗裝置中,在規定條件下,通入氧與氮的混合氣體,將試片用點火器點燃,測定保持如蠟狀持續燃燒所必須的低氧濃度(以百分數來表示)

         

        所謂氧指數是指試樣在N2、O2的混合氣體中維持繼續燃燒所需要的低氧濃度.氧指數越大,材料的阻燃性能越好.

        氧指數試驗法(GB2406-80--阻燃性能實驗方法之一

         

        氧指數是指在規定的條件下 試樣在氧,氮混合氣流中,維持平穩燃燒所需的低氧濃度,以氧所占的體積百分數來表示。

        該方法比較簡單,數字重現性較好,具有以數字表現材料燃燒性能的特點,所以國外普遍采用,(例如美國的氧指數試驗標準為 ANST/ASTM D2863-1977) 。該方法不但適用于具有自支撐型材料,而且對薄膜,泡沫塑料等也適用。

         

        1)試驗裝置

        氧指數儀包括燃燒筒,試樣夾,流量控制系統及點火器。

        燃燒筒為一套插在底座上,內徑75-80mm,450mm的耐熱玻璃管,基座內填有直徑3-5mm的玻璃珠,填充高度100mm,上放一金屬網,用于遮擋燃燒滴落物。試樣夾為金屬彈簧片,用于夾住自撐型試件。對于薄膜材料,應配以140mm×38mmU型試驗夾。

        流量控制系統由壓力表,穩壓閥,調節閥 轉子流量計及管路組成。流量計小刻度為0.1L/min, 用于計量氧和氮的量,經計量后的混合氣由管道輸入燃燒筒。

        點火器為一內徑1-3mm的噴嘴,并且有調節火焰之功能,試驗火焰長度為3-25mm. 其它還有秒表和游標卡尺。

         

        2)試驗方法

        A.試件制備

        每組樣品應5-10個試件,每個試件長70-150mm,6.5±0.5mm,厚,3.0±0.5mm,并要求試件表面平整光滑,無氣泡

        B.試驗步驟

        試驗進行前應將試件在距點火源50mm處劃一條刻度線,再垂直裝在試件夾上,其上端到燃燒筒的距離大于10mm,估計初始氧濃度并進行調節,應保持任何時候燃燒桶內的氣流流速為40±10mm/s。讓調節好的氣流流動30s,以便清洗燃燒筒。然后用點火器點燃試件頂部,確認試件頂部全部點燃時,移去點火器并開始計時。此時不得任意改變流量和氧濃度。

        試驗過程中,若試樣燃燒時間超過3min,或火焰前沿超過標線,應降低氧濃度再進行試驗。,反之則應增加氧濃度。當調節到氧濃度值的增加或減少之差小于0.5%時,應以降低的氧濃度值計算材料的氧指數。在該范圍內進行三次試驗。,

        C.結果計算

        氧指數(OI)的計算公式:

        OI=[O2] / [O2]+[N2]×100%

        式中 [O2]——氧氣流量 L/min

        [N2]——氮氣流量 L/min..

        三次試驗結果的平均值即為該材料的氧指數。

        各種有機聚合物的氧指數都以測過。一般OI≥27的物質為阻燃性物質。(見附表)

        D 討論

        影響氧指數的因素

        a 流速

        30120mm/s, OI幾乎與氣流無關,,流速必須足夠快,以便從近處的氣氛中清除燒過的氣體,但又不能太快,以免在火的前沿增加混合速度。

        b.試樣的厚薄

        材料隨試樣變薄而變得更易燃燒 ,氧指數值下降。

        c 壓強

        有些聚合物其OI 表現對減壓敏感,這可能由于通過不斷除去產物而使聚合物的降解加速。

        d.惰氣

        當用Ar 、Ne 、CO2氣體時,維持燃燒所需的氧分數(OF)表示

        OF = [O2] / [惰氣]

        OF值隨氣體的熱容而線性的增加。當用Hr時,OI值比預料的大50%,這是由于Hr氣的高導熱率把熱從火焰中帶走的緣故。

        e 溫度

        溫度對OI有很大的影響,在室溫下溫度對OI的影響不大。在高溫下各種聚合物OI對溫度的關系各不相同。

        f 數值與點火位置的關系

        底部點火與頂部點火可以得到不同的氧指數值,底部點火較頂部點火更接近實際燃燒情況,其氧指數值低得多。

        g.增塑劑和填料

        OI的試驗值總是趨近易揮發組分的OI, 即增塑劑的OI.   

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