氧指數(shù)測試儀測定聚氨酯氧指數(shù)的影響因素分析

更新時(shí)間：2021-01-14

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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)工程師對測試過程中各種因素對氧指數(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的氧氮?dú)饬鳌｜c(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，不足以改變對樣品氧指數(shù)結(jié)果的評定。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)境空氣流動對儀器圓筒內(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。