氧指數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中哪些細(xì)節(jié)會對結(jié)果產(chǎn)生影響？

氧指數(shù)是指在規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境下，分析材料燃燒性能的方法，不同物體在燃燒過程中所需的氧氣量不同，一般將 2≤OI<32 看成可燃材料，OI≥32看成難燃材料。氧指數(shù)儀通常用于測定聚合物等材料燃燒所需的氧氣百分比，是分析該類材料難燃性的重要工具。氧指數(shù)法應(yīng)用在建筑材料、消防安全等領(lǐng)域，是分析產(chǎn)品燃燒性能的可靠方法[1，2]。在氧指數(shù)檢測過程中，會受到環(huán)境、控制人員、制樣差異等因素的干擾[3-5]。為了更加準(zhǔn)確檢測材料的氧指數(shù)值，本文對測試過程中不同因素對氧指數(shù)的波動(dòng)干擾進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的建議。

一、可燃材料燃燒氧指數(shù)檢測原理

當(dāng)前大量的高分子材料廣泛應(yīng)用于建組、造船、汽車等領(lǐng)域，形成了較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，然而因?yàn)椴牧献陨淼奶卣饕约叭藶榈拿つ渴褂?，使得材料燃燒產(chǎn)生火災(zāi)和經(jīng)濟(jì)損失，并且釋放出大量有毒煙氣，對人體和環(huán)境產(chǎn)生了較強(qiáng)的傷害和干擾。氧指數(shù)儀實(shí)驗(yàn)原理用圖1描述。

實(shí)驗(yàn)在氧、氮混合氣流中保持平衡燃燒所需的最低氧濃度，和氧氣所占的體積百分比描述氧指數(shù)，分析樣品的阻燃性能。氧指數(shù)法的原理是將一定尺寸的樣品通過試樣夾垂直放置于氮?dú)饬髦小｜c(diǎn)燃試樣的上部，分析燃燒狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)燃燒時(shí)間，并同標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，高于標(biāo)準(zhǔn)值則減少氧濃度，低于標(biāo)準(zhǔn)值則提高氧濃度，循環(huán)執(zhí)行確保上下兩側(cè)逐漸趨于標(biāo)準(zhǔn)值。試驗(yàn)分析儀器采用氧指數(shù)測定儀FTA-Ⅱ，主要包括燃燒筒、樣品夾、氣源、流量計(jì)和調(diào)控模塊組成。燃燒采用的氣源是工業(yè)級氣體，O2 以及 N2 含量濃度都 ≥ 99.6% ，計(jì)時(shí)器采用秒表。

二、氧指數(shù)的波動(dòng)因素分析

1、不同溫度對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾

通常用于檢測的氧指數(shù)儀的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境溫度處于10~30 ℃范圍中，本文依據(jù)國家規(guī)范要求運(yùn)行時(shí)，使用恒定溫度和時(shí)間的措施，目標(biāo)是確保實(shí)際的檢驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定性，驗(yàn)證結(jié)果用表1描述。

分析表1中的數(shù)據(jù)可得，不同溫度環(huán)境下樣品的檢驗(yàn)結(jié)果具有差異性，隨著試驗(yàn)溫度的不斷增加，試驗(yàn)獲取氧指數(shù)的平均值不斷降低，因而可得，隨著試驗(yàn)環(huán)境溫度的不斷增加，獲取的氧指數(shù)值不斷降低。

2、不同調(diào)控時(shí)間對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾

本文采用TDCPP阻燃聚氨酯泡沫樣本進(jìn)行對比試驗(yàn)，控制溫度在某一特定值，如果調(diào)整時(shí)間滿足預(yù)期要求則進(jìn)行驗(yàn)證。

分析檢測數(shù)據(jù)可得，不同控制時(shí)間下樣品的檢測結(jié)果具有差異性，隨著檢測調(diào)控時(shí)間逐漸增加，試驗(yàn)獲取的氧指數(shù)平均值不斷增加。

2.3 試樣點(diǎn)燃方式的波動(dòng)干擾

按照國家規(guī)范對待樣品通過兩種點(diǎn)燃方式檢測氧指數(shù)，當(dāng)活時(shí)間都為10 s，不同點(diǎn)燃方式氧指數(shù)檢測結(jié)果用表2描述。

2.4 不同試樣長度對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的波動(dòng)干擾

國家規(guī)范要求中受檢產(chǎn)品的試樣長度是 80~150 mm，主要是為了確保同試驗(yàn)儀器玻璃圓筒的長度統(tǒng)一，進(jìn)而確保玻璃圓筒中混合氣體的氧濃度保持均衡。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，樣品的長度對氧指數(shù)檢測結(jié)果具有較大的影響，在國家規(guī)范要求區(qū)域中，隨著樣品長度的增加，檢測的氧指數(shù)值逐漸增大。

2.5 阻燃劑大小和加入量對氧指數(shù)的波動(dòng)干擾

阻燃劑是一種重要的添加劑，其添加量應(yīng)分析其樣品物理性能間的關(guān)聯(lián)性，需要優(yōu)化使用適當(dāng)?shù)淖枞紕?，確保其效用的最大化。本文分析了不同阻燃劑添加量同氧指數(shù)關(guān)系。

隨著不同阻燃劑量的逐漸增加，阻燃性能也逐漸增強(qiáng)，檢測到的氧指數(shù)平均值不斷增加，在添加量高于20%時(shí)，阻燃性能的增強(qiáng)效果較弱，因此阻燃劑的添加量應(yīng)控制在15%附近。如果添加的阻燃劑的添加成分具有相同的重量，粒徑有大、中、小3種類型，采用相同的氧指數(shù)儀FTA-Ⅱ，進(jìn)行了氧指數(shù)的測量分析。

分析表3中的結(jié)果，將阻燃劑重量當(dāng)成橫坐標(biāo)，氧指數(shù)當(dāng)成縱坐標(biāo)，能夠獲取大、中、小三種類型粒徑的阻燃劑對氧指數(shù)、阻燃性能影響曲線，用圖5描述。

相同阻燃劑顆粒大小不同，獲取的氧指數(shù)值也不同。如果基料和燃劑添加量一致，則隨著粒子大小的降低，獲取的氧指數(shù)大小逐漸增大。

2.6 不同試驗(yàn)儀器對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾

本文選擇國家認(rèn)可的相同廠商、相同型號以及批次的試驗(yàn)儀器進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證過程中依據(jù)國家規(guī)范要求控制樣品和試驗(yàn)環(huán)境，確保試驗(yàn)的不同外部條件統(tǒng)一，試驗(yàn)結(jié)果用表4描述。

不同試驗(yàn)儀器間的檢驗(yàn)結(jié)果一致，獲取的數(shù)據(jù)具有較高的真實(shí)性，基本不會干擾數(shù)據(jù)的測定結(jié)果，因而對數(shù)據(jù)的操作能夠避免檢驗(yàn)儀器對數(shù)據(jù)的干擾。

三、結(jié)論

通過上述對阻燃樣品氧指數(shù)檢測和試驗(yàn)分析可得：（1）檢測過程中的溫度、調(diào)控時(shí)間、不同樣品長度、阻燃劑大小和添加量對氧指數(shù)檢測結(jié)果具有顯著的影響作用，而點(diǎn)燃方式和實(shí)驗(yàn)儀器種類對氧指數(shù)檢測結(jié)果的影響作用較??；（2）需要對阻燃材料的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，增強(qiáng)電氣消防安全，降低火災(zāi)發(fā)生和蔓延的概率。

摘自：北京鑫生卓銳科技有限公司