塑料阻燃性能测试方法和标准..

阻燃科学与技术
塑料阻燃性能测试方法和标准
现行的大多数评价材料阻燃性能的测试方法，大都 是小型试验（bench scale），其试验结果不能用来 全面衡量材料在真实火灾中的实际行为，而只能用 来在试验条件下相对比较不同材料的阻燃性，且即 使这种比较也是有一定局限的。 这种小型测定法仍然为各国所普遍采用和用于工业 产品阻燃性能的评价，并已为国际和一些国家组织 颁发为标准。

测定-测定前，试件应在21℃，相对湿度低于55%下 保持48h。试验时试件系平稳放置于室内一角的称量 台上，以四方形丙烷点火器点燃试件80s。 满足下述两组试验结果的材料可通过TB133试验： 第一组： 天花板下气体温度上升值≤111.1℃； 室中心1.22m高处气体温度上升值≤27.8℃； 室中心1.22m高处烟雾不透明度≤75%； 室内气体中一氧化碳含量大于或等于0.1%的时间不 超过5min； 试件10min内燃烧失重≤1.36kg。

测定泡沫塑料可燃性的大型试验（CAL TB133法） 用于测定公共场所和具有高度危险场所的座椅沙发 （聚氨酯泡沫塑料）阻燃性的大型燃烧试验。 装置-燃烧试验室，3.66m（长）×3.05m(宽） ×2.44m(高）。门外装有排气罩，罩上接直径 0.41m排气管和洗气管。排气管上装有热电偶温度 计、流速计、烟雾计及燃烧气体取样器。在试验室 天花板上也装有热电偶温度计及燃烧气体取样品。 试样-聚氨酯泡沫塑料座椅沙发实物或座垫实物。

UL 94V-0、V-1、V-2垂直燃烧测定判别指标
V-0 V-1 5 2 10 30 50 否 否 5 2 30 60 250 否 否 V-2 5 2 30 60 250 是 否
试样燃烧行为 试样数 点燃次数 每次点燃后单个试样最长有焰燃烧时间/s 第二次点燃后单个试样最长无焰燃烧时间/s 5个试样10次点燃后最长有焰燃烧总时间/s 有无熔滴和熔滴是否引燃棉花 是否燃烧到固定夹



塑料极限氧指数的测定(LOI, Limited Oxygen Index)
在规定条件下，试样在氮、氧混合气体中，维持平 衡燃烧所需的最低氧浓度（体积百分含量）。 装置-氧指数仪（玻璃燃烧筒、试样夹、流量和测定 控制系统）：燃烧筒底部填充一层玻璃珠用以平衡 气流，其上有一金属网，用以承接试样燃烧时的滴 落物。
塑料可燃性的测定（UL94可燃性试验） 此法用于测定按一定位置放置的塑料被施加火焰后 的行为，用以衡量塑料的可燃性。 UL94可燃性测试是由美国保险业研究室开发的，它 是广泛使用和经常引用的塑料可燃性测试方法之一。 可用来初步评价被测塑料是否适合于某一特定的应 用场所。UL94可燃性试验包括下述4个测试方法。 （1）材料分类为94HB的水平燃烧试验 装置-测试炉、燃烧器、金属丝网 试样-130mm×13mm
塑料耐灼燃性的测定（ASTM D757，GB2407-80） 用于在实验室条件下评定硬质塑料的耐灼燃性能， 系令一炽热棒与被测塑料接触一定时间，然后观察 材料的燃烧行为。 装置-炽热棒试验仪 炽热棒由碳化硅制成，其炽热部分直径8mm，长 100mm，水平固定在陶瓷或石棉制成的绝缘板上。 绝缘板可以沿与试样相垂直的水平轴转动，以使炽 热棒便于离开或接触试件。炽热棒采用直流或交流 电加热，稳定温度为（950±10）℃。 试样-(125±5)mm×(10±0.2)mm×(4±0.2)mm

Sketchkin 仪构造图
测试-在400℃高温下，先调好空气流速，待空气温 度恒定，降低试样盘位置，使之进入炉内，然后立 即开始计时，并点燃引火源。 若试样在5min内点燃，则降低空气温度，更换试样， 重新测试。相反，若试样在5min内仍不点燃，则提 高空气温度，重新测试。记录发生闪光的最低空气 温度。即试样最低闪燃温度。试样自燃温度可采用 与上述相类似的方法测定，但无需点火源。
1.试样 2.夹具 3.点火器 4.金属丝网 5.支架
6.柱内玻璃珠
7.铜底盘 8.三通管 9.截止阀 10.支持器内小孔
氧指数测定仪
11.压力表 12.精密压力调节器 13.过滤器 14.时，将试样垂直地装于试样夹上，从燃烧 筒底部通入氧、氮混合气，以点火器从上端点燃试 样，改变混合气中氧浓度，直至火焰前沿恰好达到 试样的标线为止。由此计算材料氧指数，并以3次 试验结果的算术平均值为测定值。




（2）材料分类为94V-0，94V-1及94V-2的垂直燃 烧试验 试样-130mm×13mm 测定-将本生灯置于垂直放置的试样下端，点火 10s(蓝色火焰高8.5mm)，然后移走火源，记录试 样有焰燃烧时间；如试样在移走火源后30S内自熄， 则重新点燃试样10s，记录火源移走后试样有焰燃 烧和无焰燃烧的续燃时间，同时观察是否产生有 焰溶滴和熔滴是否引燃脱脂棉。
塑料释热性的测定
锥形量热仪法（ISO5660-1、ASTM E 1354） 锥形量热仪法是目前采用最广泛的测定塑料释热速 度的方法。将试样置于加热器下部加热，因为加热 器为圆锥形，故名锥形量热仪。它通过测定材料燃 烧时所消耗的氧量来计算试件在不同外来辐射热作 用下燃烧时所放出的热量，因为高聚物试件燃烧时， 每消耗1kg氧气，将放出13.1MJ热量。 试样-100mm×100mm×50mm

锥形量热仪
测试-加热器功率：25kW/m2、35kW/m2、50kW/m2、 75kW/m2或100kW/m2。测定时，试件与加热器的 距离为25cm，点火器置于试件上部13cm处，废气 鼓风机流量约为0.024m3/s。 测试时，通过排气罩排出全部燃烧气体。由废气采 样管收集废气试样，在气体分析器中分析其中的氧、 一氧化碳和二氧化碳含量。

水平烧试验装置示意图
测定-点燃燃烧器，产生25mm高的蓝色火焰。从试 样的边缘到6.4mm处受火焰灼烧30S，燃烧时不改 变燃烧器位置。然后把试样从燃烧器处移开。若不 到30s试样就燃烧到25mm标记处，则撤去火焰。若 撤走火焰后，试样仍继续燃烧，则测定火焰前沿到 25mm标记处（从试样自由端算起）所需时间，并 计算燃烧速度。 每个样品应测定5个试样，并取最大的燃烧速度或 燃烧长度作为材料评定标准。 对厚为3-13mm的试样，如燃烧速度不大于 38mm/min；或对厚小于3mm试样，燃烧速度不大 于76mm/min；或试样燃烧100mm前火即熄灭，则 该塑料可划归94HB级。



锥形量热仪测定的主要参数有：点燃时间、热释 放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失速 率、产烟速率、CO和CO2产率及浓度等。 点燃时间 点燃时间（Time to Ignition，简称TTI），是指在 设定的辐射强度下从材料表面受热到表面产生持 续有焰燃烧所需要的时间。TTI可以用于评价和比 较材料的耐火性能，TTI越长，表明材料在实验条 件下越不易点燃，材料的阻燃性能就越好，但点 燃时间不能单独用来评价材料的阻燃性能，特别 是有些阻燃体系（如催化成炭体系）点燃时间往 往提前，点燃时间相比未阻燃体系短，但实际阻 燃性能要好于未阻燃体系。

第二组： 试件燃烧热释放率≤80kw； 试样10min内总散热量≤25MJ； 室中心1.22m高处烟雾不透明度≤75%； 室内气体中一氧化碳含量大于或等于0.1%的时间不 超过5min。

塑料可燃性的其他的方法
（1）灼热丝试验法
（2）针焰试验法 （3）电缆可燃性试验

为了获得材料在实际火灾中的真实行为或接近真实 的行为，一些国家已经或正在建立大型试验法，特 别是模拟直正火灾的大型试验，并建立计算机模型。 不过，这种大型试验费时很多，耗资巨大，非一般 实验室力所能及。另外，有些大型试验，目前也还 是经验性的，并不总能得出令人满意的结果。 现在，人们还在通过多种物理和数学模型，以期能 由一些小型试验结果来推测材料在真实火灾中的行 为，但这肯定是一个比较复杂的问题，不过现正获 得进展。
塑料火焰传播速度的测定
火焰传播速度可用于衡量材料的火灾危险性，常用 隧道法及辐射板法测定。 隧道法（ASTM E 84、NFPA 255、UL 723） UL Steiner 隧道法是目前应用最广泛的方法。 所用设备为一长为7.62m，开口端横截面积为 0.45m×0.30m的内衬耐火砖的钢槽，槽侧有窗口。 火源为两个煤气灯。 试样-7.62m×0.50m，厚度不限。


测定：测试前，试样必须在78℃下干燥24h，然后 在40℃和50%相对湿度下，处理至平衡。试样固定 在试样夹持器上，并与温度为688℃、大小为 30cm×46cm的直立辐射面板成300角。用位于试样 顶部的引燃源点燃试样。试样被点燃后，火焰沿辐 射加热面向下传播，直至火焰传播至0.38m处或经 15min后停止试验。测定火焰到达这一标记的时间 （火焰每移动7.6cm，即记录一次时间）和烟道气 的温度。再计算出火焰传播因子和放热因子，两者 的乘积视为火焰传播指数FSI。由ASTM 162 测得 的材料的FSI值也是介乎0到200之间。此外，辐射 板法试验还要观察是否有熔滴产生，以及熔滴是否 继续燃烧。

辐射板法（ASTM E162） 辐射板法是实验室最广泛使用的火焰传播速度测定 方法之一。虽然它不能作为评定建筑规范的基础， 但能比较材料暴露在规定辐射热能下的表面燃烧性 能。 测试装置-由带有空气和煤气源的辐射面板、试样夹 持器、引燃室、排气管、热电偶、带有抽风机的通 风柜、辐射高温计、计时器和自动电位计记录仪所 组成。 试样-46cm×15cm×2.5cm

测定-试验前，首先在试样宽面距点火端25mm和 100mm处各划一条标线，然后将炽热棒支架转离垂 直位置，而把定位棒转到试验时炽热棒的位置。将 试件水平固定于试样夹中，调整试样夹及立杆位置， 以便使试样的长轴线垂直于定位棒。当试件端的中 心线与棒接触后，再将定位棒转回原位。 试验时，将炽热棒加热到(950±10)℃，再转动支架 使炽热棒与试件接触并开始计时。3min后将炽热棒 转离。从开始计时起详细观察试件有无可见火焰。 如果试件有焰燃烧，则记录火焰前沿从第一标线到 第二标线所需的时间，并计算其燃烧速度。若火焰 前沿未达到第二标线前就熄灭，记录燃烧长度。