氧指數測試儀測定聚氨酯氧指數的影響因素分析

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，由于氧指數是判定阻燃性能的標志之一，所以氧指數測試儀是常用的檢測儀器，上海千實(shí)精密機電科技有限公司是生產(chǎn)廠(chǎng)家，歡迎有需求的客戶(hù)及時(shí)電詢(xún)。另外，氧指數測試實(shí)驗中，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的氧指數值，上海千實(shí)技術(shù)研發(fā)工程師對測試過(guò)程中各種因素對氧指數的影響進(jìn)行了探討分析。
參照標準：
氧指數按GB/T2406-1993，試樣狀態(tài)調節和試驗的標準環(huán)境按GB/T2198-1988。
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低氧濃度，以氧氣所占的體積百分數表示。
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，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%。

影響因素分析：
1.狀態(tài)調節時(shí)間的影響
根據國家標準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。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：使火焰的低可見(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)。
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。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。但隨著(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。
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泡沫物理機械性能的影響。鑒于成本、安全、滿(mǎn)足阻燃技術(shù)指標和泡沫物理機械性能等因素的考慮，應該優(yōu)化使用適當的阻燃劑使其發(fā)揮大作用。
阻燃劑添加量的影響：數據表明，對于TDCPP阻燃劑，以聚醚多元醇為基計，10Phr的TDCPP可使PUF的氧指數于23%，PUF的氧指數隨著(zhù)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，試樣的氧指數提高的十分有限。
按照阻燃機理，磷能在燃燒過(guò)程中與聚合物或周?chē)h(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，既可以阻擋火焰區熱量傳入使高聚物分解，又可阻擋分解出的可燃氣進(jìn)入火焰區，況且高聚物分解和可燃氣燃燒往往是相互促進(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晶水，在泡沫生產(chǎn)過(guò)程中很穩定，但在泡沫燃燒時(shí)將快速分解，吸熱降溫。