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材料阻燃性能试验方法

2001-07-12 北京卓锐科技 10000

材料阻燃性能试验方法

阻燃材料燃烧试验的目的在于评定它的燃烧特性,即是否容易着火、着火后是否延燃,以及是否冒烟和释放毒气等。本文主要介绍了材料阻燃性能的测试方法。

1.火的燃烧效应

为了研究材料阻燃性能参数,可将火划分为3个阶段,即初起阶段、全盛阶段及衰减阶段。所有可燃材料大多是在火灾全盛阶段燃烧,一般很少有阻燃能力。

因此,在评估材料火危害性时,只需考虑从火初起至闪燃这一阶段,此阶段包括下述几个过程:点燃、火焰传播、释热和闪燃,它们所产生的效应称为火的一级效应。此外,这一阶段还会产生多种次级效应,即材料燃烧产生的烟、有毒及腐蚀性产物的危害。

这些火的一级效应和次级效应,涉及材料的主要阻燃参数,也是材料阻燃性能测试方法的具体内容。

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阻燃材料试验分类

材料阻燃性能测试方法根据试件大小可分为:实验室试验、中型试验及大型试验。其中实验室试验和中型试验最为常用,这两类试验,通常根据被测物体的可燃性、点燃性、火焰传播、释热及生烟性、火灾气体的毒性及腐蚀性等,对引发火灾具有决定性影响的参量将试验分为6类:

01 可燃性试验

如极限氧指数:是要测定火是否易于引起;

02 火焰传播性试验

如隧道试验和辐射板试验:是要测定火是否易于蔓延和火传播速率;

03 释热性试验

如锥形量热仪和量热计试验:是要测定材料燃烧时的放热量及放热速率,以了解火的发展趋势及火对邻近地区的危险;

04 生烟性试验

如烟箱试验和烟尘质量试验:是要测定材料燃烧时的生烟量;

05 有毒及腐蚀性实验

如生物试验和化学分析法:要测定材料燃烧时火灾气体的毒性和腐蚀性,以了解材料对生物及设备的危害性;

06 耐火性试验

如电视整机或建筑部件耐火性试验:是为了了解某种材料构筑成的建筑物或建筑物的一部分(如墙、地板,天花板)或其他制品,在强热及火焰的作用下所能经受的时间,即它们在火中倒塌或破坏或燃尽所需的时间。

阻燃参数及测试方法

阻燃性能测试方法依据不同材料(如建材、电缆、塑料、电子电气等)、不同行业(如飞机、家具、机车、船舰等)、不同的标准(如ISO、ASTM、UL、BS、EN、IEC、GB),在试验方法、试验要求上有所不同。所有阻燃性测试的方法在相应的标准内均有阐述,由于涉及的测试方法较多,本文仅就最重要的几个阻燃参数和常用的测试方法进行介绍。

01可燃性试验

可燃性是指材料进行有焰燃烧的能力。很多现在采用的材料可燃性的测定方法系基于将特定火焰施加于材料所产生的结果。所用火焰的类型、大小、施加于试样的时间以及试样的尺寸、形状及放置方向等,在不同的试验中可有所不同,且均在测试方法或标准中有详细的规定。

一、氧指数的测定方法

氧指数(OI):(也称极限氧指数LOI)是指在规定条件下,试样在氮、氧混合气体中,维持平衡燃烧所需的最低氧浓度(体积百分含量)。该方法可以非常有效的判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度,并且可以为材料的燃烧性能分级,因此得到了世界各国的重视。

标准规范:ISO 4589-2, ASTM D 2863, NES 714, GB/T 2406, GB/T 5454

1、氧指数法

测试主要采用氧指数仪,将试样垂直地固定在燃烧筒中,使氧、氮混合气流由下向上流过,点燃试样顶端,观察试样的燃烧情况。在不同氧浓度中试验一组试样,以测定刚好维持试样平稳燃烧时的最低氧浓度。

★ 测试设备:氧指数仪

二、水平及垂直燃烧试验

在塑料阻燃性能试验方法中,水平及垂直燃烧试验最具代表性,且应用也最为广泛。本法测定塑料表面火焰传播性能,其原理系水平或垂直地夹住试样的一端,对试样自由端施加规定的点燃源,测定线性燃烧速率(水平法)或有焰燃烧及无焰燃烧时间(垂直法)等来评价试样的阻燃性能。

垂直燃烧试验

在众多相关规范中,由美国保险业实验室制订的UL94被广泛应用于测定制造设备和器具的塑料可燃性(但不适用于建筑用途的材料),同时UL94的试验结果给出了材料的阻燃性分级,塑料阻燃等级由HB,V-2,V-1向V-0逐级递增:

HB:UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品,燃烧速度小于40毫米每分钟;小于3毫米厚的样品,燃烧速度小于70毫米每分钟;或者在100毫米的标志前熄灭。

V-2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在30秒内熄灭。可以引燃30cm下方的药棉。

V-1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在30秒内熄灭。不能引燃30cm下方的药棉。

V-0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在10秒内熄灭。

UL94 可燃性试验包括下述四个测试方法:

材料分类为UL94HB的水平燃烧测定方法。

材料分类为UL94V-0 ULV-1 ULV-2的垂直燃烧测试方法。

材料分类为UL-5V的垂直燃烧测试方法。

材料分类为94VT M-0、94VT M-1、94VT M-2的垂直燃烧测试方法。

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1、UL94水平燃烧试验法

将试样水平放置在试样架上,点燃本生灯,调节火焰高度为20mm,使本生灯与水平方向倾斜约45°角。

在保持本生灯位置不变的条件下,对试样施加火焰30s,撤去本生灯。如果施焰时间不足30s,火焰前沿已达到25mm标线时,应立即移开本生灯,停止施焰。

记录燃烧前沿从25mm标线到燃烧终止时的燃烧时间t(单位秒),并记录从25mm标线到燃烧终止端的烧损长度L(单位毫米)。

如果移开点火源后,火焰即灭或燃烧前沿未达到25mm标线,则不计燃烧时间、烧损长度和线性燃烧速度。

燃烧速率V = 60L/t

2、UL94垂直燃烧法

把试样垂直固定在试样夹上;

调节本生灯火焰(蓝焰)高度为20mm;

对试样进行第一次施加火焰时间10s,移开火源并记录第一次的有焰燃烧时间t1;

第一次的有焰燃烧熄灭后,马上对试样进行第二次施加火焰时间10s,移开火源并记录第二次的有焰燃烧时间t2和无焰燃烧时间t3 ,并记录是否有滴落物引燃下面的脱脂棉

★ 测试设备:水平垂直燃烧测试仪

三、铺地材料热辐射板测试方法

此法以辐射板试验测定屋顶绝缘地板材料的火焰传播性能,以火焰不再传播的辐射板的临界热流量表征。

标准规范:EN ISO 9239-1, ASTM E648, ASTM E970, NFPA 253, GB/T 11785

★ 测试设备:铺地材料热辐射板测量仪

随着现代技术的发展以及人们环保安全意识的提升,有关阻燃材料的燃烧性试验方法越来越多,对阻燃材料的燃烧行为评估也越来越全面。阻燃试验方法所涉及的物理化学过程和影响因素极其复杂,采用更加钻研且符合标准的阻燃测试设备,建立标准化的实验室是完善阻燃性能检测的重要一步。

本文来源:石化联合会阻燃材料专委会

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