氧指數測定儀評估聚氨酯阻燃性的影響因素

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱(chēng)，是建筑業(yè)、工業(yè)設備廣泛應用的絕熱材料及汽車(chē)、造船、包裝等工業(yè)的重要材料。但由于聚氨酯泡沫本身結構特殊，極易燃燒，其氧指數只有17%左右，燃燒時(shí)釋放出大量的煙和毒氣，容易發(fā)生滴落現象，它的易燃問(wèn)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準、法規，并逐步完善測試方法，生產(chǎn)了各種測試儀器設備。上海千實(shí)精密機電科技有限公司研發(fā)工程師指出，氧指數是判定阻燃性能的標志之一，在氧指數測試中，會(huì )受到環(huán)境條件、操作人員、制樣差異等因素的影響，為了更準確測定材料氧指數值，上海千實(shí)工程師針對氧指數測定儀測試過(guò)程中各種對氧指數的影響因素進(jìn)行了探討。
實(shí)驗原理：
極限氧指數(LOI)簡(jiǎn)稱(chēng)氧指數，是判定阻燃性能的標志之一，它是指在規定的條件下，試樣在氧、氮混合氣流中維持平衡燃燒所需的氧濃度，以氧氣所占的體積百分數表示。
氧指數法原理就是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直加持于透明燃燒筒內，其中有按一定比例混合的向上流動(dòng)的氧氮氣流。點(diǎn)燃試樣的上端，觀(guān)察隨后的燃燒現象，記錄持續燃燒時(shí)間或燃燒過(guò)的距離，并與規定值比較，超過(guò)規定值就降低氧濃度，不足就增加氧濃度，如此反復操作，從上下兩側逐漸接近規定值，至兩者的濃度差小于0.5%。
氧指數的影響因素分析：
1.狀態(tài)調節時(shí)間的影響
根據GB/T2918-1988的要求，通過(guò)對試驗材料進(jìn)行狀態(tài)調節，以盡量減小環(huán)境偶然因素對試驗結果的影響。因此選用已制備的TDCPP阻燃聚氨酯泡沫試樣進(jìn)行比對試驗，調節恒溫箱的溫濕度在國標要求的某一特定值(溫度：23℃；相對濕度：50%；氣壓：86～106kPa)。
通過(guò)測試數據可以看出，隨著(zhù)試樣調節時(shí)間的增加，試驗所得氧指數的平均值不斷降低，當調節時(shí)間滿(mǎn)足一定時(shí)*，氧指數保持穩定狀態(tài)。不同調節時(shí)間下樣品的檢驗結果不同。因此，應將試樣按標準要求嚴格進(jìn)行狀態(tài)調節，然后進(jìn)行測試，以便在標準的狀態(tài)調節時(shí)間下得到準確的氧指數值。
2.試樣點(diǎn)燃方法的影響
根據GB/T2406-93，對TDCPP阻燃聚氨酯泡沫試樣選用兩種點(diǎn)燃方法進(jìn)行氧指數測試，點(diǎn)火時(shí)間均為15s。
頂端點(diǎn)燃法：
使火焰可見(jiàn)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表面。
擴散點(diǎn)燃法：
充分降低和移動(dòng)點(diǎn)火器，使火焰的可見(jiàn)部分同時(shí)施加于試樣頂表面及垂直側表面約6mm長(cháng)。
上海千實(shí)精密機電科技有限公司工程師從實(shí)驗結果發(fā)現，同樣材料相同條件下進(jìn)行試驗測定，不同點(diǎn)燃方式對氧指數的測定數據幾乎沒(méi)有影響或者影響不大，不足以改變對樣品氧指數結果的評定。無(wú)論是哪種點(diǎn)燃方式，何時(shí)撤走點(diǎn)火源并開(kāi)始計時(shí)是要通過(guò)肉眼對試樣點(diǎn)燃情況的直觀(guān)判斷，存在著(zhù)一定的誤差，并可能導致對檢驗數據造成影響，只有增加試驗次數才能盡量減小誤差。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(cháng)度的影響
國家標準中受檢產(chǎn)品的試樣長(cháng)度為70～150mm，目的是為了與試驗儀器玻璃圓筒的長(cháng)度保持一致，使玻璃圓筒內的小環(huán)境混合氣體中氧濃度均勻恒定。
可以看出，試樣長(cháng)度對檢驗數據的影響還是很大的，在國家標準要求的范圍內，隨著(zhù)試樣長(cháng)度的增加測定的氧指數值不斷增加。當試樣長(cháng)度較短時(shí)，受檢試樣的燃燒區域上方距圓筒頂部還有相當大的距離，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。上海千實(shí)精密機電科技有限公司工程師指出，隨著(zhù)試樣長(cháng)度的增加，受檢試樣的燃燒區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(mǎn)足火焰燃燒，結果就使得測得的氧濃度數值逐漸增大。由此，應將受檢樣品的長(cháng)度規定為一特定值而非一范圍值，以減小室內環(huán)境空氣流動(dòng)對儀器圓筒內燃燒狀況的影響程度。