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氧指數(shù)測試儀測定聚氨酯氧指數(shù)的影響因素分析

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱,是建筑業(yè)、工業(yè)設(shè)備廣泛應(yīng)用的絕熱材料及汽車、造船、包裝等工業(yè)的重要材料。但由于聚氨酯泡沫本身結(jié)構(gòu)特殊,極易燃燒,其氧指數(shù)只有17%左右,燃燒時(shí)釋放出大量的煙和毒氣,容易發(fā)生滴落現(xiàn)象,它的易燃問題一直是聚氨酯工業(yè)研究的重要課題。世界各國制定出各種測試聚氨酯的阻燃標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī),并逐步完善測試方法,生產(chǎn)了各種測試儀器設(shè)備,由于氧指數(shù)是判定阻燃性能的標(biāo)志之一,所以氧指數(shù)測試儀是常用的檢測儀器,上海千實(shí)精密機(jī)電科技有限公司是生產(chǎn)廠家,歡迎有需求的客戶及時(shí)電詢。另外,氧指數(shù)測試實(shí)驗(yàn)中,會(huì)受到環(huán)境條件、操作人員、制樣差異等因素的影響,為了更準(zhǔn)確測定材料的氧指數(shù)值,上海千實(shí)技術(shù)研發(fā)工程師對(duì)測試過程中各種因素對(duì)氧指數(shù)的影響進(jìn)行了探討分析。
參照標(biāo)準(zhǔn):
氧指數(shù)按GB/T2406-1993,試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境按GB/T2198-1988。
實(shí)驗(yàn)原理:
極限氧指數(shù)(LOI)簡稱氧指數(shù),是判定阻燃性能的標(biāo)志之一,它是指在規(guī)定的條件下,試樣在氧、氮混合氣流中維持平衡燃燒所需的低氧濃度,以氧氣所占的體積百分?jǐn)?shù)表示。
測試原理是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直加持于透明燃燒筒內(nèi),其中有按一定比例混合的向上流動(dòng)的氧氮?dú)饬?。點(diǎn)燃試樣的上端,觀察隨后的燃燒現(xiàn)象,記錄持續(xù)燃燒時(shí)間或燃燒過的距離,并與規(guī)定值比較,超過規(guī)定值就降低氧濃度,不足就增加氧濃度,如此反復(fù)操作,從上下兩側(cè)逐漸接近規(guī)定值,至兩者的濃度差小于0.5%。


影響因素分析:
1.狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間的影響
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2918-1988的要求,通過對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié),以盡量減小環(huán)境偶然因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。通過測試數(shù)據(jù)可以看出,隨著試樣調(diào)節(jié)時(shí)間的增加,試驗(yàn)所得氧指數(shù)的平均值不斷降低,當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)間滿足一定時(shí)*,氧指數(shù)保持穩(wěn)定狀態(tài)。不同調(diào)節(jié)時(shí)間下樣品的檢驗(yàn)結(jié)果不同,因此,應(yīng)將試樣按標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié),然后進(jìn)行測試,以便在標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間下得到準(zhǔn)確的氧指數(shù)值。
2.試樣點(diǎn)燃方法的影響
根據(jù)GB/T2406-93,對(duì)聚氨酯泡沫試樣選用兩種點(diǎn)燃方法進(jìn)行氧指數(shù)測試,點(diǎn)火時(shí)間均為15s。
頂端點(diǎn)燃法:使火焰的低可見部分接觸試樣頂端,并覆蓋整個(gè)頂表面,勿使火焰碰到試樣的棱邊和側(cè)表面。
擴(kuò)散點(diǎn)燃法:充分降低和移動(dòng)點(diǎn)火器,使火焰的可見部分同時(shí)施加于試樣頂表面及垂直側(cè)表面約6mm長。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),同樣材料相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)測定,不同點(diǎn)燃方式對(duì)氧指數(shù)的測定數(shù)據(jù)幾乎沒有影響或者影響不大,不足以改變對(duì)樣品氧指數(shù)結(jié)果的評(píng)定。無論是哪種點(diǎn)燃方式,何時(shí)撤走點(diǎn)火源并開始計(jì)時(shí)是要通過肉眼對(duì)試樣點(diǎn)燃情況的直觀判斷,存在著一定的誤差,并可能導(dǎo)致對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)造成影響,只有增加試驗(yàn)次數(shù)才能盡量減小誤差。在實(shí)際操作中,點(diǎn)燃試樣時(shí)采用頂端點(diǎn)燃法比較省力。
3.試樣長度的影響
國家標(biāo)準(zhǔn)中受檢產(chǎn)品的試樣長度為70~150mm,目的是為了與試驗(yàn)儀器玻璃圓筒的長度保持一致,使玻璃圓筒內(nèi)的小環(huán)境混合氣體中氧濃度均勻恒定。試樣長度對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響還是很大的,在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi),隨著試樣長度的增加測定的氧指數(shù)值不斷增加。當(dāng)試樣長度較短時(shí),受檢試樣的燃燒區(qū)域上方距圓筒頂部還有相當(dāng)大的距離,因此其火焰燃燒所需氧氣*由儀器本身支持,不受圓筒外氣流影響。但隨著試樣長度的增加,受檢試樣的燃燒區(qū)域與圓筒頂部的距離變短,火焰燃燒所需氧氣的流動(dòng)受圓筒外氣流的影響程度逐漸加大。為了能夠支持火焰燃燒,儀器本身就必須提供更多的氧氣以滿足火焰燃燒,結(jié)果就使得測得的氧濃度數(shù)值逐漸增大。由此,應(yīng)將受檢樣品的長度規(guī)定為一特定值而非一范圍值,以減小室內(nèi)環(huán)境空氣流動(dòng)對(duì)儀器圓筒內(nèi)燃燒狀況的影響程度。
4.阻燃劑的影響
阻燃劑作為聚氨酯泡沫中一種價(jià)格昂貴的添加劑,其作用非常重要,阻燃劑添加量并不是越多越好,還要考慮阻燃劑的添加量對(duì)泡沫物理機(jī)械性能的影響。鑒于成本、安全、滿足阻燃技術(shù)指標(biāo)和泡沫物理機(jī)械性能等因素的考慮,應(yīng)該優(yōu)化使用適當(dāng)?shù)淖枞紕┦蛊浒l(fā)揮大作用。
阻燃劑添加量的影響:數(shù)據(jù)表明,對(duì)于TDCPP阻燃劑,以聚醚多元醇為基計(jì),10Phr的TDCPP可使PUF的氧指數(shù)于23%,PUF的氧指數(shù)隨著阻燃劑添加量的增加而增高,但是TDCPP用量大于15Phr以后,再增加TDCPP的用量,試樣的氧指數(shù)提高的十分有限。
按照阻燃機(jī)理,磷能在燃燒過程中與聚合物或周圍環(huán)境的氧相互作用生成磷酸、偏磷酸和聚偏磷酸等一系列衍生物,這些玻璃狀的液態(tài)衍生物熱穩(wěn)定性高,可在高聚物的表面形成一層隔離膜。它的形成,既可以阻擋火焰區(qū)熱量傳入使高聚物分解,又可阻擋分解出的可燃?xì)膺M(jìn)入火焰區(qū),況且高聚物分解和可燃?xì)馊紵窍嗷ゴ龠M(jìn)的或相互消弱的,所以這一液膜覆蓋層的形成,必然促進(jìn)阻燃作用的大幅度提高。三聚氰胺的阻燃作用主要是它能催化形成結(jié)炭固體覆蓋層,氫氧化鋁的阻燃作用在于它一方面能形成三氧化二鋁固態(tài)保護(hù)層,在火源和泡沫間形成不燃性的屏障 ,從而起到阻燃作用,另一方面含有大量的結(jié)晶水,在泡沫生產(chǎn)過程中很穩(wěn)定,但在泡沫燃燒時(shí)將快速分解,吸熱降溫。

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