《燃烧性能的测试》PPT课件

≤60s 无 有
例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2测试
(ASTM D 4804 or ISO 9773)
试验装置 : 垂直/水平燃烧装置
试样尺寸：长200mm, 宽50mm,
样品预处理:
第一组: 放置在23±2℃, RH50±5%的环境下处理40h以上
第二组: 70±2℃的烘箱中处理168h
应用范围：塑胶原料、电线电缆、制品（有自撑料、非自撑料和软 泡沫塑料之分）
燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量20~25mm;中能量125mm 试样要求：125*13*0.8~3.2(mm),也可根据实际制品协商，但厚度不
应超过13mm。 试样环境调节：在23±2℃，50 ± 5%RH环境下处理一定时间，其中
燃烧速度计算公式： V = 60L/t
a. 燃烧在25mm标线前熄灭，不用计算燃烧速度。 b. 燃烧在25mm和100mm标线之间熄灭，燃烧长度为第一标线到
熄灭点的距离。 c. 燃烧在100mm标线后熄灭，燃烧长度和时间按25mm和100mm
标线之间的计算。
例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM D 4986 or ISO/DIS 9772.3)
应用标准：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332
应用范围：塑胶原料、电线电缆、制品（有自撑料和软泡沫塑料之 分）
燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量20~25mm;中能量125mm 试样要求：125*13*0.8~3.2(mm),也可根据实际制品协商，但厚度不
附加测试-垂直燃烧与水平燃
用于评价材料的阻燃性能。
烧
应用标准：UL 94，ASTM D3801， ASTM D4804， ISO 1210，ISO 9773，IEC 60695，GB/T 2408， GB/T 8332
应用范围：塑胶原料、电线电缆、 制品（有自撑料和软泡沫塑料之 分）
附加测试-汽车材料水平燃烧
（3） 在热作用下，阻燃剂出现吸热相变，阻止凝聚相内温度的升高，使燃烧反 应变慢直至停止。
（4） 催化凝聚相热分解，产生固相产物（焦化层）或泡沫层，阻碍热传递作用。 这使凝聚相温度保持在较低水平，导致作为气相反应原料（可燃性气体分解产物） 的形成速度降低。
总之，阻燃剂的作用能综合地使燃烧反应的速度变慢，或者使反应的引 发（热自燃）变得困难，从而达到抑制、减轻火灾危害的目的。
燃烧性能的测试
按燃烧过程来分: a) 着火性试验 b) 表面火焰传播试验 c) 发热量试验 d) 发烟量试验 e) 耐火性试验 f) 燃烧分解气体的分析试验
按测试方法可分为: a) 垂直燃烧 b) 水平燃烧 c) 氧指数试验 d) 烟密度 e) 炽热棒法 f) 闪点和自燃点的测试
7.1 垂直燃烧
开始计时，记录时间t。若在30s内已燃烧至25mm标线，应退火并开始计时。
5）结果：
HBF：1火焰传播速度小于40mm/min
2火焰在125mm线前熄灭
标准 有焰燃烧时间
每根试样的无焰燃烧时间 脱脂棉是否被引燃 烧损长度
HF-1 4/5 小于2s；1/5小于 10s
30s 否 小于60mm
HF-2 4/5小于2s；1/5小于10s
30s 否 小于60mm
水平/垂直燃烧影响因素： 1）厚度对垂直燃烧的影响 表7-2
材料名称
试样厚度，mm
0.8
MPPO
1.6
2）厚度对水平燃烧的影响 表37.2-3
每组总的有焰燃烧时间，s 45 38 23
材料名称 ABS PMMA LDPE
试样厚度，mm 0.8 1.6 3.2 3 6 12.7 3 6 12.7
第一组: 放置在23±2℃, RH50±5%的环境下处理40h以上 第二组: 70±2℃的烘箱中处理168h（UL 94 HBF需要，
UL 94 HB不需要） 4）燃烧过程：
火焰高度20mm，一次施加火焰时间30s，从燃烧到第一条标线 (25mm)时开始计时，记录时间t。若在30s内已燃烧至25mm标线，应 退火并开始计时。 5）结果：
4)
块状试样：150mm×150mm
5) 样品预处理:
6)
第一组: 放置在23±2℃, RH50±5%的环境下处理40h以上
7)
第二组: 70±2℃的烘箱中处理168h
8) 4) 燃烧过程：火焰高度125mm，内部蓝色火焰40mm
9) 帮状试样：第一次施加火焰时间5s，熄火5s，重复5次，纪录有焰燃烧时间
生降解
以克服分子内原子间某些弱小键能时，塑料开始发
自由基
反应。这种反应的实质是在空气中氧存在下的一种
体易燃
链式反应，反应的结果产生气相可燃物体如各种单
烃类等。
第三阶段：引燃过程。当第二阶段热降解反应生成可燃物的浓度达到着
火极限后，与大气中的氧气相遇。
阻燃机理
塑料中按一定比例加入阻燃剂，可使氧指数增大，阻燃效果明显。当然， 氧指数只是表示材料可燃性和阻燃剂的阻燃性，还应采用一系列的参量，如热自燃 临界参量、热点燃能量、热自燃温度等。一般说来，含有阻燃剂的塑料在燃烧时， 阻燃剂是在不同反应区域内（气相、*凝聚相）多方面起作用的。对于不同材料， 阻燃剂的作用也可能不同。
例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2测试（ASTM D 3801, IEC 707, or ISO 1210)
1) 试验装置 : 垂直/水平燃烧装置
2) 试样尺寸：长125mm, 宽13mm, 厚 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm
3) 样品预处理:
第一组: 放置在23±2℃, RH50±5%的环境下处理40h以上 第二组: 70±2℃的烘箱中处理168h 4) 燃烧过程： 火焰高度20mm 第一次施加火焰时间10s，记录余焰时间t1 第二次施加火焰时间10s，记录余焰时间t2和余灼时间t3
每组总的有焰燃烧时间，s 40 29 25 27 25 27 25 21 16
3）燃烧气体对水平燃烧性能的影响 表7-4
燃气种类
PMMA
燃烧速度，mm/min
LDPE
PE硬泡沫塑料
甲烷
34.5
26.9
丙烷
34.6
27.4
丁烷
35.1
26.6
石油液化乞
35.3
26.4
75
4) 老化天处燃理气对垂直燃烧性能的影响：表7-5
应超过13mm。
试样环境调节：UL94和ASTM D3801规定一组 样要在23±2℃，50 ± 5%RH环境下处理40小时 ，另外一组样在70℃环境下处理168小时，两组 样同时可以达到的等级为试样的最终等级。其他 标准只要求在23±2℃，50 ±5%RH环境下处理16 小时以上，不对70℃条件下处理作要求。
UL 94 HBF还要求另加一组样在70℃环境下处理168小时，两组样同 时可以达到的等级为试样的最终等级。 对于软质材料，可用支撑架、网来支撑试样
例子1：UL 94 HB
1）试验装置 : 垂直/水平燃烧装置 2）试样尺寸：长:125mm, 宽:13mm, 厚: 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm 3）样品预处理:
燃烧性能的测试
燃烧的过程
一、塑料的燃烧过程
塑料的燃烧过程是一个复杂的热氧化反应，导致燃烧的基本要素为
热、氧和可燃气体。
一般认为，塑料的燃烧经历了如下三个阶段。
第一阶段：热引发过程。来自外部的热源或火源的热量导致塑料发生
相太变化（即从固态转化为液态）和化学变化。
第二阶段： 热降解过程。这一过程为吸热反应，当塑料吸收的热量足
应用范围：汽车工程塑料、汽车内饰件 燃烧方式：本生灯（9.5mm和0.9mm两种燃烧口内径） 火焰能量：低能量20~25mm;中能量125mm 试样要求：356*102*3.2(mm),也可根据实际制品协商
，但厚度不应超过13mm。有效燃烧宽度为50mm(其中 ISO3795和GB/T8410规定最小可接受尺寸为：宽度313mm 的产品其长度必须要356mm；宽度60-100mm的其 长度至少为138mm)。试样数量5个
应用标准：SAE J369，ISO
3795，FMVSS 302，GM 9070P
应用范围：汽车工程塑料、 汽车内饰件
塑膠材料鑒別法（燃燒法）
材料
狀況
燃燒的 難易
移開 火源
火焰的 顔色
燃燒后 的狀態
氣味
成型品的特徵
橡膠味
ABS
易
不熄滅
黃色黑煙
熔融落下
不透明稍具蠟質
辣味
PC
稍難
熄滅
黃色黑煙
軟化
特殊味
材料阻燃性的一般描述参数
(1)点燃性和可燃性：即被引燃的难易程度； (2)火焰传播速度：即火焰沿材料表面的蔓延速度； (3)耐火性：即火穿透材料构件的速度； (4)释放速度（HRR）：即材料燃烧时放出的热量和放出的速度； (5)自熄的难易程度； (6)生烟性：包括生烟量，烟的释放速度及烟的组成； (7)有毒气体的生成：包括气体量、释放速度及组成
4) 燃烧过程：
火焰高度20mm
第一次施加火焰时间3s，记录余焰时间t1
第二次施加火焰时间3s，记录余焰时间t2和余灼时间t3
评判条件
每个单独样品的有焰燃烧时间t1或t2 5个样品总的有焰燃烧时间t1+t2
第二次取走火焰后每个样品余焰加余 灼时间t2+t3
是否烧及支架
燃烧颗粒或滴落物是否点燃铺底棉花
1）试验装置 : 垂直/水平燃烧装置
2）试样尺寸：长:150mm, 宽:50mm,
3）样品预处理:
第一组: 放置在23±2℃, RH50±5%的环境下处理40h以上
第二组: 70±2℃的烘箱中处理168h
4）燃烧过程：
火焰高度38mm，一次施加火焰时间60s，从燃烧到第一条标线(25mm)时
7.4 氧指数的测试
定义：在规定的试验条件下，刚好能维持材料燃烧的通入的23±2℃的氧氮混 合气体中以体积百分数表示的最低氧浓度。
氧指数是用来判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度。 试验仪器：氧指数测定仪
氧指仪示意图
应用标准ASTM D2863，BS 2782，ISO 4589，GB 2406 氧浓度%=氧流量/(氧流量+氮流量)*100 试样尺寸，表7-6：
75
煤气
74.4
材料 3240层压板 3025层压板
未老化试样总燃烧时间 有老化试样总燃烧时间
（s）
（s）
150
414
46
源自文库
二次加焰后燃烧至夹具
水平垂直燃烧箱
7.3 汽车材料水平燃烧
应用标准：SAE J369，ISO 3795，FMVSS 302，GM 9070P，
GB/T 8410，TL1010，DIN57200）
VTM-0 ≤10s ≤50s ≤30s
无 无
VTM-1 ≤30s ≤250s ≤60s
无 无
VTM-2 ≤30s ≤250s ≤60s
无 有
1) 例子3：UL 94 5VA 5VB测试(ASTM D 5048 or ISO 10351)
2) 试验装置 : 垂直/水平燃烧装置
3) 试样尺寸：棒状试样：长125mm, 宽13mm,
和无焰燃烧时间
1) 块状试样：施加火焰时间5s，熄火5s，重复5次,纪录试样是否烧穿
标准
5VA
5VB
有焰燃烧时间+无焰燃烧时间t1+t2
60s
60s
是否引燃脱脂棉
否
否
块状试样是否被烧穿
否
是
7.2 水平燃烧
应用标准：UL 94，ASTM D635， ASTM D4986， ISO 1210，ISO 3852，IEC 60695，GB/T 2408，GB/T 8332
淡黃色，透明或不透明、 耐衝擊
POM
易
不熄滅
5）评判标准：表7-1 评判条件 每个单独样品的余焰时间t1或t2 5个样品总的余焰时间t1+t2
第二次取走火焰后每个样品余焰加余灼时间t2+t3 是否烧及支架 燃烧颗粒或滴落物是否点燃铺底棉花
V-0 ≤10s ≤50s
≤30s 无 无
V-1 ≤30s ≤250s
≤60s 无 无
V-2 ≤30s ≤250s
阻燃剂的作用机理比较复杂。但其目的总是以物理和化学的途径来切断燃烧循环。 阻燃剂对燃烧反应的影响表现在如下几方面：
（1） 位于凝聚相内的阻燃剂吸热分解，从而使凝聚相内的相对温度减慢上升， 以延缓塑料的热分解温度，利用阻燃剂热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低 温度。
（2） 阻燃剂受热分解，释放出捕获燃烧反应中的·OH（羟基）自由基的阻燃剂， 使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止链锁反应。