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聚合物燃燒氧指數(shù)法測定實(shí)驗(yàn)

2011-05-22 北京卓銳科技 1271

燃燒性能測試試驗(yàn):聚合物燃燒氧指數(shù)法測定實(shí)驗(yàn)

    氧指數(shù)的方法,描述了一個(gè)物質(zhì)來維持火焰的趨勢,被廣泛用來作為一種工具來研究聚合物的可燃性。他們提供了一個(gè)方便、重復(fù)性好,測定燃燒數(shù)值的測量手段。進(jìn)一步的吸引力是,測試方法使用廉價(jià)的設(shè)備,只需要一個(gè)小樣本量。這些方法已被用于系統(tǒng)研究阻燃材料相對(duì)的可燃性,經(jīng)常對(duì)阻燃劑和阻燃機(jī)理的有效性。

    氧指數(shù)法的典型特征是樣品在可控氣氛燒。標(biāo)準(zhǔn)程序是點(diǎn)燃樣品的頂部,使用氣體火焰,這是撤回一旦發(fā)生點(diǎn)火,并找到最低的氧氣濃度在向上流動(dòng)的混合物,氮和氧,只支持持續(xù)燃燒。臨界準(zhǔn)則通常需要一個(gè)最小燃燒長度的形式:要么指定樣品必須燒成一定長度的時(shí)間,或指定的長度的材料被消耗。阻燃劑的有效性是衡量的臨界氧濃度的變化,他們作為其濃度的函數(shù)。

    在所需的流入氣體中,所需的最小氧濃度是通過“最小燃燒長度”標(biāo)準(zhǔn)和流入氣體中的氮濃度。如果流入的氣體保持在恒定壓力下,那么方程的分母(1)是恒定的,因?yàn)樵诓糠謮毫Γ舛龋┑牡牟糠謮毫Γ舛龋┢胶獾难跗胶?。限制氧指?shù)更通常是一個(gè)百分比,而不是分?jǐn)?shù)。

由于空氣中含有約20.95%的氧氣量,任何一個(gè)限制氧指數(shù)的材料都比不易燃燒的空氣更容易燃燒。相反,燃燒性能和傳播火焰的一個(gè)極限氧指數(shù)大于20.95,將減少或去除后的點(diǎn)火源甚至零聚合物傾向。如果LOI>100自持燃燒是不可能的,這樣的價(jià)值觀是不具有物理意義。

在(Nelson 2001)我們研究了一個(gè)防火的引入改變材料的氧指數(shù)。為了這個(gè)目的,它是有用的分配材料分成實(shí)驗(yàn)有意義的分組,根據(jù)它們的氧指數(shù)。然后要求增加材料的分類性能的最低水平可以計(jì)算。從前款兩個(gè)明顯的分組意向書< 20.95美金和LOI>100。我們指的是滿足這些要求的材料是'易燃'和'本質(zhì)上不易燃' ' '。一些研究人員認(rèn)為,與一一的極限氧指數(shù)大于28,一般都是自熄性材料(霍羅克斯等人1989)。我們描述材料滿足28<LOI<100作為“自熄”。閾值的LOI = 20.95是巨大的實(shí)際利益,我們定義了材料的極限氧指數(shù)20.95為“稍微穩(wěn)定”。我們按照費(fèi)尼莫爾(1975)和指之間的臨界穩(wěn)定和自熄性閾值的材料,即20.95<氧指數(shù)<28,為“緩慢燃燒的”。

稍微穩(wěn)定的材料形成一個(gè)量化的阻燃機(jī)制效率自然集。通過尋找相關(guān)的連續(xù)參數(shù)來提高這些材料的LOI值到28,緩慢燃燒自熄性聚合物之間的過渡,和100,用于非易燃材料的閾值。

應(yīng)該意識(shí)到,我們對(duì)材料的分類(可燃、慢燃、自熄、本質(zhì)上不可燃)是對(duì)極限氧指數(shù)試驗(yàn)的具體方法,即在另一種試驗(yàn)方法中,一種自熄的材料不一定是自熄的。在限氧指數(shù)LOI的宗旨是,`安全的材料價(jià)值越高。然而,我們強(qiáng)調(diào),從一個(gè)測試方法的結(jié)果并不一定同意另一個(gè)(埃蒙斯1974)。造成這種情況的原因是提到在開頭段。因此,在本文中,一個(gè)分配的材料作為自我滅火是短手的'自我熄滅在有限的氧指數(shù)測試' '。

氧指數(shù)方法及其應(yīng)用的更多細(xì)節(jié),特別是對(duì)紡織品的燃燒性能,是由霍羅克斯等人提供全面的檢討(1989)。

聚合物燃燒動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型

一個(gè)完整的描述的機(jī)制,導(dǎo)致燃燒表面的火焰的建立需要考慮的質(zhì)量和熱傳輸?shù)臍怏w和固相。雖然整體現(xiàn)象是復(fù)雜的,突出的過程,在每個(gè)階段中,必須發(fā)生的材料,如果點(diǎn)燃。固體必須首先分解釋放揮發(fā)物到邊界層。這些氣體必須配合與周圍空氣產(chǎn)生可燃性混合物,然后要么autoignites或由外部源點(diǎn)燃,如引燃火焰。傳統(tǒng)的火災(zāi)科學(xué)家已經(jīng)使用了高度簡化的模型,通常情況下,檢查這些關(guān)鍵過程中隔離。近年來非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型描述這些過程(rychl和rychlá1986;BúCSI和rychl?1992;rychl和哥斯達(dá)黎加1995;rychl和rychlá1996;尼爾森1998)

rychl和同事開發(fā)了一種兩相動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型描述的極限氧指數(shù)測試聚合物的瞬態(tài)燃燒性能和錐形量熱儀(rychl?和rychlá1986;BúCSI和rychl?1992;rychl?和哥斯達(dá)黎加1995;rychl?和rychlá1996)。該模型已被用于某些類型的阻燃劑的作用(rychl?和rychlá1986;rychl?和rychlá1996)和已經(jīng)確定的是,有一個(gè)很好的符合計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值之間的(rychl?和哥斯達(dá)黎加1995)。它已被確認(rèn)為一個(gè)適宜的工具來研究聚合物的可燃性和燃燒,捕獲的兩種測試方法的本質(zhì)。

Nelson等人提出的rychl?極限氧指數(shù)模型的修正。模型的基本特征被保留,某些物理和化學(xué)過程被淘汰的模型中的一些不一致。它表明,一個(gè)極限氧指數(shù)可以被定義在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的制劑作為消光極限點(diǎn)。在(Nelson 2001)修訂后的rychl?模型擴(kuò)展到考慮兩個(gè)固相阻燃機(jī)理:非競爭性炭由惰性填料加入稀釋。我們研究了如何有效的這些機(jī)制是在增加的氧指數(shù),特別注意輕微穩(wěn)定的材料的相位差。