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氧指数测定实验中那些细节会对结果产生影响

2019-05-12 北京卓锐科技 35

氧指数测定实验中哪些细节会对结果产生影响?

氧指数是指在规定的试验环境下,分析材料燃烧性能的方法,不同物体在燃烧过程中所需的氧气量不同,一般将 2≤OI<32 看成可燃材料,OI≥32看成难燃材料。氧指数仪通常用于测定聚合物等材料燃烧所需的氧气百分比,是分析该类材料难燃性的重要工具。氧指数法应用在建筑材料、消防安全等领域,是分析产品燃烧性能的可靠方法[1,2]。在氧指数检测过程中,会受到环境、控制人员、制样差异等因素的干扰[3-5]。为了更加准确检测材料的氧指数值,本文对测试过程中不同因素对氧指数的波动干扰进行了分析,并提出了相应的建议。

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一、可燃材料燃烧氧指数检测原理

当前大量的高分子材料广泛应用于建组、造船、汽车等领域,形成了较大的经济和社会效益,然而因为材料自身的特征以及人为的盲目使用,使得材料燃烧产生火灾和经济损失,并且释放出大量有毒烟气,对人体和环境产生了较强的伤害和干扰。氧指数仪实验原理用图1描述。

实验在氧、氮混合气流中保持平衡燃烧所需的最低氧浓度,和氧气所占的体积百分比描述氧指数,分析样品的阻燃性能。氧指数法的原理是将一定尺寸的样品通过试样夹垂直放置于氮气流中。点燃试样的上部,分析燃烧状态,统计燃烧时间,并同标准值进行对比,高于标准值则减少氧浓度,低于标准值则提高氧浓度,循环执行确保上下两侧逐渐趋于标准值。试验分析仪器采用氧指数测定仪FTA-Ⅱ,主要包括燃烧筒、样品夹、气源、流量计和调控模块组成。燃烧采用的气源是工业级气体,O2 以及 N2 含量浓度都 ≥ 99.6% ,计时器采用秒表。

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二、氧指数的波动因素分析

1、不同温度对氧指数测定数据的干扰

通常用于检测的氧指数仪的实际应用环境温度处于10~30 ℃范围中,本文依据国家规范要求运行时,使用恒定温度和时间的措施,目标是确保实际的检验环境稳定性,验证结果用表1描述。

分析表1中的数据可得,不同温度环境下样品的检验结果具有差异性,随着试验温度的不断增加,试验获取氧指数的平均值不断降低,因而可得,随着试验环境温度的不断增加,获取的氧指数值不断降低。

2、不同调控时间对氧指数测定数据的干扰

本文采用TDCPP阻燃聚氨酯泡沫样本进行对比试验,控制温度在某一特定值,如果调整时间满足预期要求则进行验证。

分析检测数据可得,不同控制时间下样品的检测结果具有差异性,随着检测调控时间逐渐增加,试验获取的氧指数平均值不断增加。

2.3 试样点燃方式的波动干扰

按照国家规范对待样品通过两种点燃方式检测氧指数,当活时间都为10 s,不同点燃方式氧指数检测结果用表2描述。

2.4 不同试样长度对氧指数测定数据的波动干扰

国家规范要求中受检产品的试样长度是 80~150 mm,主要是为了确保同试验仪器玻璃圆筒的长度统一,进而确保玻璃圆筒中混合气体的氧浓度保持均衡。分析试验数据可得,样品的长度对氧指数检测结果具有较大的影响,在国家规范要求区域中,随着样品长度的增加,检测的氧指数值逐渐增大。

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2.5 阻燃剂大小和加入量对氧指数的波动干扰

阻燃剂是一种重要的添加剂,其添加量应分析其样品物理性能间的关联性,需要优化使用适当的阻燃剂,确保其效用的最大化。本文分析了不同阻燃剂添加量同氧指数关系。

随着不同阻燃剂量的逐渐增加,阻燃性能也逐渐增强,检测到的氧指数平均值不断增加,在添加量高于20%时,阻燃性能的增强效果较弱,因此阻燃剂的添加量应控制在15%附近。如果添加的阻燃剂的添加成分具有相同的重量,粒径有大、中、小3种类型,采用相同的氧指数仪FTA-Ⅱ,进行了氧指数的测量分析。

分析表3中的结果,将阻燃剂重量当成横坐标,氧指数当成纵坐标,能够获取大、中、小三种类型粒径的阻燃剂对氧指数、阻燃性能影响曲线,用图5描述。

相同阻燃剂颗粒大小不同,获取的氧指数值也不同。如果基料和燃剂添加量一致,则随着粒子大小的降低,获取的氧指数大小逐渐增大。

2.6 不同试验仪器对氧指数测定数据的干扰

本文选择国家认可的相同厂商、相同型号以及批次的试验仪器进行验证,验证过程中依据国家规范要求控制样品和试验环境,确保试验的不同外部条件统一,试验结果用表4描述。

不同试验仪器间的检验结果一致,获取的数据具有较高的真实性,基本不会干扰数据的测定结果,因而对数据的操作能够避免检验仪器对数据的干扰。

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三、结论

通过上述对阻燃样品氧指数检测和试验分析可得:(1)检测过程中的温度、调控时间、不同样品长度、阻燃剂大小和添加量对氧指数检测结果具有显著的影响作用,而点燃方式和实验仪器种类对氧指数检测结果的影响作用较小;(2)需要对阻燃材料的检验标准进行严格的规范,增强电气消防安全,降低火灾发生和蔓延的概率。

摘自:北京鑫生卓锐科技有限公司