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聚合物燃烧氧指数法测定实验

2011-05-22 北京卓锐科技 1215

燃烧性能测试试验:聚合物燃烧氧指数法测定实验

    氧指数的方法,描述了一个物质来维持火焰的趋势,被广泛用来作为一种工具来研究聚合物的可燃性。他们提供了一个方便、重复性好,测定燃烧数值的测量手段。进一步的吸引力是,测试方法使用廉价的设备,只需要一个小样本量。这些方法已被用于系统研究阻燃材料相对的可燃性,经常对阻燃剂和阻燃机理的有效性。

    氧指数法的典型特征是样品在可控气氛烧。标准程序是点燃样品的顶部,使用气体火焰,这是撤回一旦发生点火,并找到最低的氧气浓度在向上流动的混合物,氮和氧,只支持持续燃烧。临界准则通常需要一个最小燃烧长度的形式:要么指定样品必须烧成一定长度的时间,或指定的长度的材料被消耗。阻燃剂的有效性是衡量的临界氧浓度的变化,他们作为其浓度的函数。

    在所需的流入气体中,所需的最小氧浓度是通过“最小燃烧长度”标准和流入气体中的氮浓度。如果流入的气体保持在恒定压力下,那么方程的分母(1)是恒定的,因为在部分压力(浓度)的氮的部分压力(浓度)平衡的氧平衡。限制氧指数更通常是一个百分比,而不是分数。

由于空气中含有约20.95%的氧气量,任何一个限制氧指数的材料都比不易燃烧的空气更容易燃烧。相反,燃烧性能和传播火焰的一个极限氧指数大于20.95,将减少或去除后的点火源甚至零聚合物倾向。如果LOI>100自持燃烧是不可能的,这样的价值观是不具有物理意义。

在(Nelson 2001)我们研究了一个防火的引入改变材料的氧指数。为了这个目的,它是有用的分配材料分成实验有意义的分组,根据它们的氧指数。然后要求增加材料的分类性能的最低水平可以计算。从前款两个明显的分组意向书< 20.95美金和LOI>100。我们指的是满足这些要求的材料是'易燃'和'本质上不易燃' ' '。一些研究人员认为,与一一的极限氧指数大于28,一般都是自熄性材料(霍罗克斯等人1989)。我们描述材料满足28<LOI<100作为“自熄”。阈值的LOI = 20.95是巨大的实际利益,我们定义了材料的极限氧指数20.95为“稍微稳定”。我们按照费尼莫尔(1975)和指之间的临界稳定和自熄性阈值的材料,即20.95<氧指数<28,为“缓慢燃烧的”。

稍微稳定的材料形成一个量化的阻燃机制效率自然集。通过寻找相关的连续参数来提高这些材料的LOI值到28,缓慢燃烧自熄性聚合物之间的过渡,和100,用于非易燃材料的阈值。

应该意识到,我们对材料的分类(可燃、慢燃、自熄、本质上不可燃)是对极限氧指数试验的具体方法,即在另一种试验方法中,一种自熄的材料不一定是自熄的。在限氧指数LOI的宗旨是,`安全的材料价值越高。然而,我们强调,从一个测试方法的结果并不一定同意另一个(埃蒙斯1974)。造成这种情况的原因是提到在开头段。因此,在本文中,一个分配的材料作为自我灭火是短手的'自我熄灭在有限的氧指数测试' '。

氧指数方法及其应用的更多细节,特别是对纺织品的燃烧性能,是由霍罗克斯等人提供全面的检讨(1989)。

聚合物燃烧动力学系统模型

一个完整的描述的机制,导致燃烧表面的火焰的建立需要考虑的质量和热传输的气体和固相。虽然整体现象是复杂的,突出的过程,在每个阶段中,必须发生的材料,如果点燃。固体必须首先分解释放挥发物到边界层。这些气体必须配合与周围空气产生可燃性混合物,然后要么autoignites或由外部源点燃,如引燃火焰。传统的火灾科学家已经使用了高度简化的模型,通常情况下,检查这些关键过程中隔离。近年来非线性动力学系统模型描述这些过程(rychl和rychlá1986;BúCSI和rychl?1992;rychl和哥斯达黎加1995;rychl和rychlá1996;尼尔森1998)

rychl和同事开发了一种两相动态系统模型描述的极限氧指数测试聚合物的瞬态燃烧性能和锥形量热仪(rychl?和rychlá1986;BúCSI和rychl?1992;rychl?和哥斯达黎加1995;rychl?和rychlá1996)。该模型已被用于某些类型的阻燃剂的作用(rychl?和rychlá1986;rychl?和rychlá1996)和已经确定的是,有一个很好的符合计算值和实验值之间的(rychl?和哥斯达黎加1995)。它已被确认为一个适宜的工具来研究聚合物的可燃性和燃烧,捕获的两种测试方法的本质。

Nelson等人提出的rychl?极限氧指数模型的修正。模型的基本特征被保留,某些物理和化学过程被淘汰的模型中的一些不一致。它表明,一个极限氧指数可以被定义在一个稳定状态的制剂作为消光极限点。在(Nelson 2001)修订后的rychl?模型扩展到考虑两个固相阻燃机理:非竞争性炭由惰性填料加入稀释。我们研究了如何有效的这些机制是在增加的氧指数,特别注意轻微稳定的材料的相位差。