氧指数实验指导书

氧指数实验指导书

1.实验目的

氧指数(Oxygen Index)又叫临界氧浓度（COC）或极限氧浓度（LOC），它是用来对液体或固体材料可燃性进行评价和分类的一个特性指标。它适用于评价塑料、橡胶、树脂、织物、木材、绝缘液体等材料的可燃性或阻燃性。通过本实验使学生了解掌握固体材料氧指数测定的原理和方法，学会使用氧指数测定仪进行固体材料氧指数的测定。

2.实验原理

氧指法模拟材料在大气中的着火条件，如大气温度、湿度、气流速度等，让试样在不同浓度的氧和氮的混合气中点火燃烧，测出能维持该试样燃烧所需的最低氧浓度（即氧指数），用混合气中氧含量的体积百分数表示。

3.实验装置

采用JF-3型氧指数测定仪，图1为实验装置示意图，该仪器是根据GB/T2406的技术要求生产的。

4.主要仪器材料和试剂

4.1JF-3型氧指数测定仪

4.1.1燃烧筒：内径75mm、高300mm由耐热玻璃制成，垂直安放在可通过氧、氮混合气流的基座上。底部用直径3~5mm的玻璃珠充填，充填高度为80~100mm。在玻璃珠的上方装有金属网，可防止燃烧碎片阻塞气体入口和配气通路。

4.1.2试样夹：能固定在燃烧筒轴心位置上，并能竖直夹住试样；分为自撑材料和试样夹和非自撑材料试样夹两种。图2为非自撑材料试样夹。

4.1.3流量测量和控制系统：由稳压器、调节阀、转子流量器、气体混合器等组成。能控制和测量进入燃烧筒的气体流量。

4.1.4氧浓度测试系统：由氧浓度传感器及数字显示仪表组成，可测试、读取通入燃烧筒气体的氧浓度。

4.2气源：氧、氮气钢瓶和压力调节装置。氧气钢瓶上应有充气标定值，气体压力不低于1MPa。

4.3点火器

见图2 。有一根长金属管，尾端有内径2mm的喷嘴，能伸入燃烧筒内点燃试样。气瓶内为可燃气体。点燃后，当喷嘴竖直向下时，火焰长度为16+4mm。使用时首先将旋钮“1”顺时针关闭，再顺时针拧紧旋钮“2”，之后缓慢打开旋钮“1”同时将喷嘴点燃并按要求调节火焰长度。

图1 点火器图2试样夹

4.4秒表：用于计时。具有±0.25s精度。

4.5排烟系统

能排除燃烧产生的烟尘和灰粒，但不影响燃烧筒中的温度和气体流速。

4.6试样

4.6.1尺寸：见表1。（不同型式、不同厚度的试样，测试结果不可比）

4.6.3外观：表面应清洁，无影响燃烧行为的缺陷，如：气泡、裂纹、溶胀、飞边、毛刺等。

4.6.4标线：对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型试样，在距点燃端50mm处划线；对Ⅴ试样，标线划在框架上（见图2所示）或划在距点燃端20mm和100mm处。

4.7实验环境：常温、常压下进行，即环境为温度10~35℃，相对湿度为45%~75%。如有特殊要求，另行规定。

5.实验内容及步骤

5.1开始实验时氧浓度的确定

根据经验或试样在空气中点燃的情况，估计开始实验时的氧浓度。如在空气中迅速燃烧，则开始实验时的氧浓度为18%左右；在空气中缓慢燃烧或时断时续，则为21%左右；在空气中离开点火源即灭，则至少为25%。

5.2调整仪器和点燃试样

5.2.1安装试样：将试样夹在夹具上，竖直地安装在燃烧筒的中心位置上，保证试样顶端低于燃烧筒顶端至少100mm。

5.2.2调节气体控制装置

5.2.2.1校正满度：接通仪器电源，开启已知氧浓度值的氧气钢瓶总阀并调节减压阀，压力表为0.25-0.4MPa；顺时针调节仪器面板右下角“稳压”阀，仪器压力表指示值为0.1±0.01MPa，逆时针调节右边压力表上方的“流量”旋钮，流量计指示值为10L±0.5L/min，此时数字显示氧浓度值应符合已知氧浓度值，否则应调节“满度”，之后逆时针关闭“稳压”阀。

5.2.2.2调零：“调零”旋钮一般情况下无需调节，如不小心已调节该旋钮，按5.2.2.1条重新校正。

开启氮气钢瓶总阀并调节减压阀，压力为0.25-0.4MPa。顺时针调节仪器面板左下角“稳压”阀，仪器压力表指示值为0.1±0.01MPa，逆时针调节左边压力表上方的“流量”旋钮，流量计指示值为10L±0.5L/min，假如氮气纯度为99.999%，此时数字显示氧浓度值为00.0，否则说明氮气纯度不够，其中含有氧气，但不影响实验结果，逆时针关闭“稳压”阀。

5.2.2.3洗涤燃烧筒

重新打开氮气、氧气“稳压”阀，仪器压力表指示为0.1±0.01MPa，并同时调节流量，使氮气、氧气混合流量为10L±0.5L/min（球形浮子看最大直径处），从数显窗口读取的数值，为此时的混合气体氧浓度值。若提高氧浓度则增大氧流量，减少氮流量，否则反之。并始终保持压力0.1MPa和总流量10L/min不变。使混合气中的氧浓度为5.1中所确定的氧浓度，洗涤燃烧筒至少30秒。

5.2.3点燃试样

5.2.3.1方法A 顶端点燃法

使火焰的最低可见部分接触试样顶端并覆整个表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。在确认试样顶端全部着火后，立即移去点火器，开始记时或观察试样烧掉的长度。

点燃试样时，火焰作用的时间最长为30S，若30S内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30S内点燃为止。

5.2.3.2法B扩散点燃法

充分降低和移动点火器，使火焰可见部分施加于试样顶表面，同时施加于垂直侧表面约6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30S，每隔5S左右稍移开点火器观察试样，直至垂直侧面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移去点火器，开始计时或观察试样燃烧长度。

若30S内不能点燃，则增大氧浓度，再次点燃，直至30S内点燃为止。

方法B也适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，标线应划在距点燃端10mm和60mm处。

注：①点燃试样是指引起试样有焰燃烧，不同点燃方法的实验结果不可比。

②燃烧部分包括任何沿试样表面淌下的燃烧物。

5.3燃烧行为的评价

5.3.1评价准则

燃烧行为的评价准则，见表2所示。

5.3.2“O

点燃试样后，立即开始记时，观察试样燃烧长度及燃烧行为。若燃烧中止，但在1s内又自发再燃，则继续观察和计时。