材料極限氧指數(shù)的測試

一.實驗?zāi)康?/p>

1.明確氧指數(shù)的定義及其用于評價高聚物材料相對燃燒性的原理；

2.了解極限全自動氧指數(shù)測定儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；

3.掌握運用極限全自動氧指數(shù)測定儀測定常見材料氧指數(shù)的基本方法；

4.評價常見材料的燃燒性能。

二.實驗原理

物質(zhì)燃燒時，需要消耗大量的氧氣，不同的可燃物，燃燒時需要消耗的氧氣量不同，通過對物質(zhì)燃燒過程中消耗最低氧氣量的測定，計算出物質(zhì)的氧指數(shù)值，可以評價物質(zhì)的燃燒性能。所謂氧指數(shù)（Oxygen index），是指在規(guī)定的試驗條件下，試樣在氧氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒（即進(jìn)行有焰燃燒）所需的最低氧氣濃度，以氧所占的體積百分?jǐn)?shù)的數(shù)值表示（即在該物質(zhì)引燃后，能保持燃燒50mm長或燃燒時間3min時所需要的氧、氮混合氣體中最低氧的體積百分比濃度）。作為判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度非常有效。一般認(rèn)為，OI<27的屬易燃材料，27≤OI<32的屬可燃材料，OI≥32的屬難燃材料。HC-2型氧指數(shù)測定儀，就是用來測定物質(zhì)燃燒過程中所需氧的體積百分比。

氧指數(shù)的測試方法，就是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直夾持于透明燃燒筒內(nèi)，其中有按一定比例混合的向上流動的氧氮氣流。點著試樣的上端，觀察隨后的燃燒現(xiàn)象，記錄持續(xù)燃燒時間或燃燒過的距離，試樣的燃燒時間超過3min或火焰前沿超過50mm標(biāo)線時，就是最低氧濃度，試樣的燃燒時間不足3min或火焰前沿不到標(biāo)線時，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％。

三.實驗裝置

極限智能氧指數(shù)測定儀由燃燒筒、試樣夾、流量控制系統(tǒng)及點火器組成。

燃燒筒為一耐熱玻璃管，筒的下端插在基座上，基座內(nèi)填充一定高度的玻璃珠，玻璃珠上放置一金屬網(wǎng)，用于遮擋燃燒滴落物。試樣夾為金屬彈簧片，對于薄膜材料，應(yīng)使用U型試樣夾。流量控制系統(tǒng)由壓力表、穩(wěn)壓閥、調(diào)節(jié)閥、轉(zhuǎn)子流量計及管路組成。點火器火焰長度可調(diào)，試驗時火焰長度為10mm。

四.實驗材料

1.材料：地板革

2.試樣尺寸：每個試樣長寬高等于（120mm）×（6.5±0.5mm）×（3.0±0.5mm）

3.試樣數(shù)量：每組應(yīng)制備10個標(biāo)準(zhǔn)試樣

4.外觀要求：試樣表面清潔、平整光滑，無影響燃燒行為的缺陷，如：氣泡、裂紋、飛邊、毛刺等。

5.試樣的標(biāo)線：距離點燃端50mm處劃一條刻線。

五.實驗內(nèi)容及方法

1.檢查氣路，確定各部分連接無誤，無漏氣現(xiàn)象。

2.確定實驗開始時的氧濃度：根據(jù)經(jīng)驗或試樣在空氣中點燃的情況，估計開始實驗時的氧濃度。如試樣在空氣中迅速燃燒，則開始實驗時的氧濃度為18%左右；如在空氣中緩慢燃燒或時斷時續(xù)，則為21%左右；在空氣中離開點火源即馬上熄滅，則至少為25%。根據(jù)經(jīng)驗，確定該地板革氧指數(shù)測定實驗初始氧濃度為26%。氧濃度確定后，在混合氣體的總流量為10l/min的條件下，便可確定氧氣、氮氣的流量。例如，若氧濃度為26%，則氧氣、氮氣的流量分別為2.5l/min和7.5l/min。

3.安裝試樣：將試樣夾在夾具上，垂直地安裝在燃燒筒的中心位置上（注意要劃50mm標(biāo)線），保證試樣頂端低于燃燒筒頂端至少100mm，罩上燃燒筒（注意燃燒筒要輕拿輕放）。

4.通氣并調(diào)節(jié)流量：開啟氧、氮氣鋼瓶閥門，調(diào)節(jié)減壓閥壓力為0.2～0.3MPa（由教員完成），然后開啟氮氣和氧氣管道閥門(在儀器后面標(biāo)注有紅線的管路為氧氣，另一路則為氮氣，應(yīng)注意：先開氮氣，后開氧氣，且閥門不宜開得過大)，然后調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥，儀器壓力表指示壓力為0.1±0.01MPa，并保持該壓力（禁止使用過高氣壓）。調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，通過轉(zhuǎn)子流量計讀取數(shù)據(jù)（應(yīng)讀取浮子上沿所對應(yīng)的刻度），得到穩(wěn)定流速的氧、氮氣流。應(yīng)注意：在調(diào)節(jié)氧氣、氮氣濃度后，必須用調(diào)節(jié)好流量的氧氮混合氣流沖洗燃燒筒至少30s（排出燃燒筒內(nèi)的空氣）。

5.點燃試樣：用點火器從試樣的頂部中間點燃，勿使火焰碰到試樣的棱邊和側(cè)表面。在確認(rèn)試樣頂端全部著火后，立即移去點火器，開始計時或觀察試樣燒掉的長度。點燃試樣時，火焰作用的時間最長為30s，若在30s內(nèi)不能點燃，則應(yīng)增大氧濃度，繼續(xù)點燃，直至30s內(nèi)點燃為止。

6.確定臨界氧濃度的大致范圍：點燃試樣后，立即開始記時，觀察試樣的燃燒長度及燃燒行為。若燃燒終止，但在1s內(nèi)又自發(fā)再燃，則繼續(xù)觀察和記時。如果試樣的燃燒時間超過3min，或燃燒長度超過50mm（滿足其中之一），說明氧的濃度太高，必須降低，此時記錄實驗現(xiàn)象記“×”，如試樣燃燒在3min和50mm之前熄滅，說明氧的濃度太低，需提高氧濃度，此時記錄實驗現(xiàn)象記“Ο”。如此在氧的體積百分濃度的整數(shù)位上尋找這樣相鄰的四個點，要求這四個點處的燃燒現(xiàn)象為“ΟΟ××”。例如若氧濃度為26%時，燒過50mm的刻度線，則氧過量，記為“×”，下一步調(diào)低氧濃度，在25%做第二次，判斷是否為氧過量，直到找到相鄰的四個點為氧不足、氧不足、氧過量、氧過量，此范圍即為所確定的臨界氧濃度的大致范圍。

7.在上述測試范圍內(nèi)，縮小步長，從低到高，氧濃度每升高0.4%重復(fù)一次以上測試，觀察現(xiàn)象，并記錄。

8.根據(jù)上述測試結(jié)果確定氧指數(shù)OI。

摘自：北京鑫生卓銳科技有限公司