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氧指数检测的影响因素
发布日期:2021-06-19      浏览次数:227

       氧指数是评定塑料燃烧性能的重要指标,用氧指数来表征塑料的燃烧特性,能用数字具体表示,具有分辨率高、重复性好、测试方便等特点,因此氧指数法广泛运用于建筑材料、消防安全、电器生产等行业,成为评价燃烧性能的一种有效方法。氧指数法不仅可作为塑料燃烧性的测试手段,而且可作为一种研究材料性能的工具。但是在实际使用氧指数测定仪测定材料的氧指数时,其结果的准确性受很多因素影响。本文以使用JF-3氧指数测定仪为例分析了氧指数检测中的主要影响因素,如对氧分析仪器的校准、通风橱的使用、燃烧残余物的清理等。

  •  氧指数的定义和测试原理

       氧指数(OI)是指在规定的试验条件下,评价材料燃烧性能的一种方法。试样在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧(即进行有焰燃烧)所需的最DI氧气浓度,以氧气所占的体积百分数的数值表示。不同物体燃烧时所需要的氧气量不同,通常认为OI<27的属易燃材料,27≤OI<32 的属可燃材料, OI≥32的属难燃材料。

       氧指数法的方法、原理,就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内,其中有按一定比例混合的向上流动的氧、氮气流,点燃试样的上端,观察随后的燃烧现象,记录持续燃烧时间或燃烧过的距离,并与规定值比较,超过规定值就降低氧浓度,不足就增加氧浓度,如此反复操作,从上下两端逐渐接近规定值,至两者的浓度差小于0.5%。

  •  氧指数测定仪

       试验仪器采用北京航天伟创JF-3型氧指数测定仪。仪器主要由燃烧筒、试样夹、气源、流量计及控制部分等构成。

  •  试验影响因素

 1. 仪器的校准

       JF-3 氧指数仪采用氧分析仪来测量氧浓度值并直接显示数值。为保证测试结果的准确性,设备
使用前应先用标准气体对设备进行校准,调整设备水平,保证燃烧筒垂直。

2.  通风橱的使用

       氧指数仪在使用中会产生大量的烟尘,不仅污染室内环境还往往有一定毒性,一般应放在通风橱
中使用,但在使用过程中需要注意通风橱的开启时间。试验中氧氮混合气体应以40 mm/s±2 mm/s 的流速通过燃烧筒,但是如果在试验中使用通风橱就会加快燃烧筒中混合气体的流速,导致测试结果偏高。通风橱应在每次实验完毕后开启。

3. 燃烧残余物的清理

      氧指数测定仪为了使气体充分混合均匀,基座底部用直径3~5 mm 的玻璃珠填充, 填充高度为
80~100 mm。氧指数试样燃烧后有时会有灰烬、滴落物,甚至是大块的燃烧残渣落下,在玻璃珠上方装有的金属网正是为了防止下落的燃烧碎片阻塞气体入口和配气通路。但是时间久了这些残余物
仍然会堵塞金属网眼,同时该金属网无法阻挡燃烧滴落物等液态物质,这些滴落物渗过金属网会造成
玻璃珠板结,导致气流阻塞或不均匀。为了保证实验数据的准确, 应定期清理或更换玻璃珠和金属
网。

 4. 试样的制备

      试样的大小、形状、取向、表面情况都会影响测试结果,因此试样应保持清洁、平整光滑,无影响燃烧行为的缺陷,如气泡、裂纹、飞边、毛刺等。不同种类的材料应根据相应的产品标准进行制样,并在规定的环境中进行状态调节,充分消除样品内应力。

5. 点燃气体的种类

      点燃气体的种类也会影响氧指数值的测试结果。丙烷的燃烧热值为2 217.8 kJ/mol, 丁烷的燃烧热值为2 653 kJ/mol,其热值不同火焰温度也不同,使用丁烷气会更易点燃试样,使测试结果产生偏差。通常产品标准要求的点燃气体为未混有空气的丙烷,应严格按照产品标准执行,尽量减少试验偏离程度。

6. 温度控制

      点火方式用顶端点燃法时应严格控制点火时间,火焰接触顶面最长时间30 s,并每隔5 s 移开观察试样燃烧情况。这样可以防止状态调节后的试样再次被火焰加热,从而得到较低的OI 值,因为多数材料随着温度的升高OI 值下降。此外,一个样条烧完后, 燃烧筒的温度有所提高,这时如果继续用这个燃烧筒试验就会加热试样和燃烧筒里流过的气流温度,从而降低测试结果。

北京航天伟创JF-3A、JF-5、JF-6均带有温度控制模块,防止燃烧筒过热。

参考文献:

[1] GB/T2406.2-2009,塑料用氧指数法测定燃烧行为第2 部分:室温试验[S].

[2] 材料氧指数的测试和影响因素,汪晓磊.

[3]浅谈用氧指数法测试塑料燃烧性,陈立君.

 

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