燃燒性能測試試驗：聚合物燃燒氧指數(shù)法測定實驗

    氧指數(shù)的方法，描述了一個物質(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。他們提供了一個方便、重復性好，測定燃燒數(shù)值的測量手段。進一步的吸引力是，測試方法使用廉價的設備，只需要一個小樣本量。這些方法已被用于系統(tǒng)研究阻燃材料相對的可燃性，經(jīng)常對阻燃劑和阻燃機理的有效性。

    氧指數(shù)法的典型特征是樣品在可控氣氛燒。標準程序是點燃樣品的頂部，使用氣體火焰，這是撤回一旦發(fā)生點火，并找到最低的氧氣濃度在向上流動的混合物，氮和氧，只支持持續(xù)燃燒。臨界準則通常需要一個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”標準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，因為在部分壓力（濃度）的氮的部分壓力（濃度）平衡的氧平衡。限制氧指數(shù)更通常是一個百分比，而不是分數(shù)。

由于空氣中含有約20.95%的氧氣量，任何一個限制氧指數(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極限氧指數(shù)大于20.95，將減少或去除后的點火源甚至零聚合物傾向。如果LOI＞100自持燃燒是不可能的，這樣的價值觀是不具有物理意義。

在（Nelson 2001）我們研究了一個防火的引入改變材料的氧指數(shù)。為了這個目的，它是有用的分配材料分成實驗有意義的分組，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算。從前款兩個明顯的分組意向書< 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)定的材料形成一個量化的阻燃機制效率自然集。通過尋找相關的連續(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。

應該意識到，我們對材料的分類（可燃、慢燃、自熄、本質(zhì)上不可燃）是對極限氧指數(shù)試驗的具體方法，即在另一種試驗方法中，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，`安全的材料價值越高。然而，我們強調(diào)，從一個測試方法的結果并不一定同意另一個（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)方法及其應用的更多細節(jié)，特別是對紡織品的燃燒性能，是由霍羅克斯等人提供全面的檢討（1989）。

聚合物燃燒動力學系統(tǒng)模型

一個完整的描述的機制，導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)象是復雜的，突出的過程，在每個階段中，必須發(fā)生的材料，如果點燃。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或由外部源點燃，如引燃火焰。傳統(tǒng)的火災科學家已經(jīng)使用了高度簡化的模型，通常情況下，檢查這些關鍵過程中隔離。近年來非線性動力學系統(tǒng)模型描述這些過程（rychl和rychlá1986；BúCSI和rychl?1992；rychl和哥斯達黎加1995；rychl和rychlá1996；尼爾森1998）

rychl和同事開發(fā)了一種兩相動態(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，有一個很好的符合計算值和實驗值之間的（rychl?和哥斯達黎加1995）。它已被確認為一個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，某些物理和化學過程被淘汰的模型中的一些不一致。它表明，一個極限氧指數(shù)可以被定義在一個穩(wěn)定狀態(tài)的制劑作為消光極限點。在（Nelson 2001）修訂后的rychl?模型擴展到考慮兩個固相阻燃機理：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。

全自動氧指數(shù)測定儀交付北京林業(yè)大學