材料阻燃性能試驗方法
材料阻燃性能試驗方法
阻燃材料燃燒試驗的目的在于評定它的燃燒特性，即是否容易著火、著火后是否延燃，以及是否冒煙和釋放毒氣等。本文主要介紹了材料阻燃性能的測試方法。
1.火的燃燒效應
為了研究材料阻燃性能參數(shù)，可將火劃分為３個階段，即初起階段、全盛階段及衰減階段。所有可燃材料大多是在火災全盛階段燃燒，一般很少有阻燃能力。
因此，在評估材料火危害性時，只需考慮從火初起至閃燃這一階段，此階段包括下述幾個過程：點燃、火焰?zhèn)鞑?、釋熱和閃燃，它們所產(chǎn)生的效應稱為火的一級效應。此外，這一階段還會產(chǎn)生多種次級效應，即材料燃燒產(chǎn)生的煙、有毒及腐蝕性產(chǎn)物的危害。
這些火的一級效應和次級效應，涉及材料的主要阻燃參數(shù)，也是材料阻燃性能測試方法的具體內容。
阻燃材料試驗分類
材料阻燃性能測試方法根據(jù)試件大小可分為：實驗室試驗、中型試驗及大型試驗。其中實驗室試驗和中型試驗最為常用，這兩類試驗，通常根據(jù)被測物體的可燃性、點燃性、火焰?zhèn)鞑?、釋熱及生煙性、火災氣體的毒性及腐蝕性等，對引發(fā)火災具有決定性影響的參量將試驗分為6類：
01 可燃性試驗
如極限氧指數(shù)：是要測定火是否易于引起；
02 火焰?zhèn)鞑バ栽囼?/p>
如隧道試驗和輻射板試驗：是要測定火是否易于蔓延和火傳播速率；
03 釋熱性試驗
如錐形量熱儀和量熱計試驗：是要測定材料燃燒時的放熱量及放熱速率，以了解火的發(fā)展趨勢及火對鄰近地區(qū)的危險；
04 生煙性試驗
如煙箱試驗和煙塵質量試驗：是要測定材料燃燒時的生煙量；
05 有毒及腐蝕性實驗
如生物試驗和化學分析法：要測定材料燃燒時火災氣體的毒性和腐蝕性，以了解材料對生物及設備的危害性；
06 耐火性試驗
如電視整機或建筑部件耐火性試驗：是為了了解某種材料構筑成的建筑物或建筑物的一部分（如墻、地板，天花板）或其他制品，在強熱及火焰的作用下所能經(jīng)受的時間，即它們在火中倒塌或破壞或燃盡所需的時間。
阻燃參數(shù)及測試方法
阻燃性能測試方法依據(jù)不同材料（如建材、電纜、塑料、電子電氣等）、不同行業(yè)（如飛機、家具、機車、船艦等）、不同的標準（如ISO、ASTM、UL、BS、EN、IEC、GB），在試驗方法、試驗要求上有所不同。所有阻燃性測試的方法在相應的標準內均有闡述，由于涉及的測試方法較多，本文僅就最重要的幾個阻燃參數(shù)和常用的測試方法進行介紹。
01可燃性試驗
可燃性是指材料進行有焰燃燒的能力。很多現(xiàn)在采用的材料可燃性的測定方法系基于將特定火焰施加于材料所產(chǎn)生的結果。所用火焰的類型、大小、施加于試樣的時間以及試樣的尺寸、形狀及放置方向等，在不同的試驗中可有所不同，且均在測試方法或標準中有詳細的規(guī)定。
一、氧指數(shù)的測定方法
氧指數(shù)(OI)：（也稱極限氧指數(shù)LOI）是指在規(guī)定條件下，試樣在氮、氧混合氣體中，維持平衡燃燒所需的最低氧濃度（體積百分含量）。該方法可以非常有效的判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度，并且可以為材料的燃燒性能分級，因此得到了世界各國的重視。
標準規(guī)范：ISO 4589-2， ASTM D 2863, NES 714, GB/T 2406, GB/T 5454
1、氧指數(shù)法
測試主要采用氧指數(shù)儀，將試樣垂直地固定在燃燒筒中，使氧、氮混合氣流由下向上流過，點燃試樣頂端，觀察試樣的燃燒情況。在不同氧濃度中試驗一組試樣，以測定剛好維持試樣平穩(wěn)燃燒時的最低氧濃度。
★ 測試設備：氧指數(shù)儀
二、水平及垂直燃燒試驗
在塑料阻燃性能試驗方法中，水平及垂直燃燒試驗最具代表性，且應用也最為廣泛。本法測定塑料表面火焰?zhèn)鞑バ阅?，其原理系水平或垂直地夾住試樣的一端，對試樣自由端施加規(guī)定的點燃源，測定線性燃燒速率（水平法）或有焰燃燒及無焰燃燒時間（垂直法）等來評價試樣的阻燃性能。
垂直燃燒試驗
在眾多相關規(guī)范中，由美國保險業(yè)實驗室制訂的UL94被廣泛應用于測定制造設備和器具的塑料可燃性（但不適用于建筑用途的材料），同時UL94的試驗結果給出了材料的阻燃性分級，塑料阻燃等級由HB，V-2，V-1向V-0逐級遞增：
HB：UL94標準中最低的阻燃等級。要求對于3到13毫米厚的樣品，燃燒速度小于40毫米每分鐘；小于3毫米厚的樣品，燃燒速度小于70毫米每分鐘；或者在100毫米的標志前熄滅。
V-2：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在30秒內熄滅?？梢砸?0cm下方的藥棉。
V-1：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在30秒內熄滅。不能引燃30cm下方的藥棉。
V-0：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在10秒內熄滅。
UL94 可燃性試驗包括下述四個測試方法：
材料分類為UL94HB的水平燃燒測定方法。
材料分類為UL94V-0 ULV-1 ULV-2的垂直燃燒測試方法。
材料分類為UL－5V的垂直燃燒測試方法。
材料分類為94VT M-0、94VT M-1、94VT M-2的垂直燃燒測試方法。
1、UL94水平燃燒試驗法
將試樣水平放置在試樣架上，點燃本生燈，調節(jié)火焰高度為20mm，使本生燈與水平方向傾斜約45°角。
在保持本生燈位置不變的條件下，對試樣施加火焰30s，撤去本生燈。如果施焰時間不足30s，火焰前沿已達到25mm標線時，應立即移開本生燈，停止施焰。
記錄燃燒前沿從25mm標線到燃燒終止時的燃燒時間t(單位秒)，并記錄從25mm標線到燃燒終止端的燒損長度L(單位毫米)。
如果移開點火源后，火焰即滅或燃燒前沿未達到25mm標線，則不計燃燒時間、燒損長度和線性燃燒速度。
燃燒速率V = 60L/t
2、UL94垂直燃燒法
把試樣垂直固定在試樣夾上;
調節(jié)本生燈火焰（藍焰）高度為20mm；
對試樣進行第一次施加火焰時間10s，移開火源并記錄第一次的有焰燃燒時間t1；
第一次的有焰燃燒熄滅后，馬上對試樣進行第二次施加火焰時間10s，移開火源并記錄第二次的有焰燃燒時間t2和無焰燃燒時間t3 ，并記錄是否有滴落物引燃下面的脫脂棉
★ 測試設備：水平垂直燃燒測試儀
三、鋪地材料熱輻射板測試方法
此法以輻射板試驗測定屋頂絕緣地板材料的火焰?zhèn)鞑バ阅?，以火焰不再傳播的輻射板的臨界熱流量表征。
標準規(guī)范：EN ISO 9239-1, ASTM E648, ASTM E970, NFPA 253, GB/T 11785
★ 測試設備：鋪地材料熱輻射板測量儀
隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展以及人們環(huán)保安全意識的提升，有關阻燃材料的燃燒性試驗方法越來越多，對阻燃材料的燃燒行為評估也越來越全面。阻燃試驗方法所涉及的物理化學過程和影響因素極其復雜，采用更加鉆研且符合標準的阻燃測試設備，建立標準化的實驗室是完善阻燃性能檢測的重要一步。
本文來源：石化聯(lián)合會阻燃材料專委會
北京鑫生卓銳科技有限公司技術部hgfb.com.cn
