UL94_塑料阻燃性能测试方法.ppt

,第3章阻燃性能测试方法,3.1阻燃性能分类3.2测试标准及法规3.3点燃性及自熄性测试3.4火焰传播性能及测试3.5热释放速率及测试3.6火焰穿透性及测试3.7烟密度及测试3.8毒及腐蚀性气体测试,进行阻燃性能测试的原因?,满足规则制定的要求确定产品在火灾中的表现,如何选择测试方法?,产品和它的最终用途产品表现要求规则要求,第3章阻燃性能测试方法,火灾性能在许多方面，火灾是一系列事件的结果，在许多方面，火灾是一系列事件的结果.点燃-在什么样的条件下材料会被点燃?点燃源是什么?香烟,火柴,大的开放性燃烧?火灾传播-火灾如何在聚合物材料上传播?水平，从上向下，从下向上?热释放速率Heatreleaserate(HRR)-多少热量释放？以多快的速率？?,3.1阻燃性能分类,火焰穿透能力-火焰以什么样的速度穿透一堵墙，门，天花板或者其他障碍物。熄灭的难易?烟释放-Smokerelease(SEA,SmokeExtinctionArea)-烟气释放数量?释放速率?毒气释放-毒气释放的速度和潜在有害物质的种类？它们有刺激性吗？它们有腐蚀性吗?,3.1阻燃性能分类,发布组织：国际、地区、国家、部颁、企业等应用领域：建材、电子电器、纺织、交通、煤矿等材料种类：塑料、泡沫塑料、薄膜、织物、涂料等试验规模：小型、中型、大型燃烧性能：点燃、传播、自熄、释放量、毒腐蚀性,3.2测试标准及法规,阻燃测试标准领域，三个最重要国际机构：InternationalOrganizationforStandardization(ISO）InternationalElectrotechnical（电工）Commission(IEC)InternationalMaritime（海事）Organization(IMO)AmericanSocietyforTestingandMaterialsASTMNationalFireProtectionAssociation-NFPANationalInstituteofStandardsandTechnology-NIST,3.2测试标准及法规,表3-1建筑材料燃烧性能测试标准,3.2测试标准及法规,表3-2电子电器领域材料或产品燃烧能测试标准,3.2测试标准及法规,表3-3电子电器领域材料或产品燃烧性能测试标准,3.2测试标准及法规,表3-4塑料燃烧性能测试标准,3.2测试标准及法规,表3-5织物燃烧性能测试标准,3.2测试标准及法规,表3-6防火涂料燃烧性能测试标准,3.2测试标准及法规,3.2测试标准及法规,建筑内部装修设计防火规范GB50222-95装修材料分类顶棚装修材料墙面装修材料地面装修材料隔断装修材料固定家具装饰织物（窗帘、帷幕、床罩、家具包布等）其他装饰材料（楼梯扶手、挂镜线、踢脚板、窗帘盒、暖气罩等）,3.2测试标准及法规,表3-7装修材料燃烧性能等级GB8624-97,3.2测试标准及法规,表3-8装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2测试标准及法规,表3-9装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2测试标准及法规,表3-10装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2测试标准及法规,（1）塑料点着温度的测定,GB4610-84塑料燃烧性能试验方法-点着温度的测定,3.3点燃性及自熄性测试,定义：在规定的试验条件下，从材料中分解放出的可燃气体，经外火焰点燃并燃烧一定时间的最低温度。试样制备：粒度0.5-1.0mm试验设备：150-450任何点恒定（2）点火器（喷嘴内径0.8mm，火焰高度10-15mm）试验步骤：设定温度，装样（1g）、盖盖子并启动秒表，点火器火焰位于盖口2mm上方晃动。,3.3点燃性及自熄性测试,判据：盖口上5min内出现连续5s以上的火焰的最低温度（并将其修约到10的倍数），即为材料的点着温度试验报告：材料的鉴别特征（名称、牌号、批号、生产厂等）；试样的制备及试样重量；试验中观察到的现象（烟气、溢出、火焰颜色等)；试验结果；试验日期及试验人员。,3.3点燃性及自熄性测试,（2）极限氧指数的测定,GB/T2406-93塑料燃烧性能试验方法氧指数法ASTMD2863-91PlasticsDeterminationofflammabilitybyoxygenindex,3.3点燃性及自熄性测试,自支撑塑料试样：（70-150mm）6.5mm3mm；判据：3min，5cm,3.3点燃性及自熄性测试,纺织织物试样：150mm50mm；判据：2min，4cm,3.3点燃性及自熄性测试,极限氧指数的定义：在规定的试验条件下，在氧、氮混合气流中，测定刚好维持试样燃烧规定时间或距离所需的最小的氧浓度，称为极限氧指数（LOI/%）。阻燃配方的初选；阻燃协同效应研究；阻燃机理的研究等。目前氧指数法不仅限于塑料(包括薄膜和泡沫塑料)，而且在纤维织物、橡胶等方面都已经得到广泛的应用。,3.3点燃性及自熄性测试,LOI测试方法提要：将试样垂直固定在燃烧筒中，使氧、氮混合气流由下向上流过，点燃试样顶端，同时记时和观察试样燃烧长度，与所规定的判据相比较。在不同的氧浓度中试验一组试样，测定塑料刚好维持平稳燃烧时的最低氧浓度，用混合气中氧含量的体积百分数表示。,3.3点燃性及自熄性测试,塑料样品尺寸表2-11LOI试样尺寸,3.3点燃性及自熄性测试,调节混合气体：确定O2、N2浓度；流速4010mm/s.点火源：丙烷、丁烷、石油液化气、煤气、天然气等可燃气体（火焰长度164mm）。点火：A法顶端点燃法；B法扩散点燃法。火焰作用时间最长为30s.,3.3点燃性及自熄性测试,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盖整个顶表面，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，若在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。,方法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左有稍移开点火器观察试洋，直至垂直侧表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内不能点燃试样，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、型试样，标线应划在距点燃端10mm和60mm处。,判据：表2-12GB/T2406-93确定LOI判据,注意：结构、温度、湿度、气体速度等的影响记录LOI及燃烧特性，例如：熔滴、烟灰、结炭、膨胀、灼烧及余辉等现象。,3.3点燃性及自熄性测试,影响氧指数的因素：聚合物结构对LOI的影响1974年，DWVanKrevelen等首先提出了聚合物LOI、炭化倾向与聚合物结构之间的三个经验公式：式一：LOI=8000/hf0.184M/10(O2)式中：hf比燃烧热，即Hf/M（Hf为摩尔燃烧热，M为聚合物结构单元的分子量）(O2)-聚合物的结构单元完全燃烧所需氧分子的摩尔数,3.3点燃性及自熄性测试,式二：LOI0.600.425CP(当CP1)式中：CP-组成参数，CP=H/C0.65(F/C)1/31.1(Cl/C)1/3当CP1时：LOI0.175,3.3点燃性及自熄性测试,ForExample:Polycarbonate,C16H14O3,H/C=0.875,CP=0.875，M=254.3(O2)=18，C16H14O3+18O2=16CO2+7H2O,按LOI=8000/hf0.184M/10(O2)=0.184254.3/1018=0.26按LOI0.600.425CP0.600.4250.8750.23文献中PC的LOI试验值在0.25-0.28之间，最常见的是0.27。,3.3点燃性及自熄性测试,温度对LOI的影响温度指数TI(TemperatureIndex)在LOI随温度升高而下降的关系曲线上，被测试材料的LOI下降到21%或20.8%（正常大气中氧的浓度）所对应的环境温度，定义为温度指数。TI的重要含义TI表明了温度对材料自熄性难易的影响。材料之间相互比较时，TI越高表明材料抵抗环境温度升高导致起火的自熄能力越强。,3.3点燃性及自熄性测试,温度指数的定义,3.3点燃性及自熄性测试,表2-13PVC氧指数及温度指数数据,湿度对LOI的影响气流速度的影响,*是由曲线拟合外推得到的结果,3.3点燃性及自熄性测试,（3）UL94塑料材料可燃性测试（ANSI/UL94TestforFlammabilityofPlasticMaterialsforPartsinDevicesandAppliances）UnderwritersLaboratoriesInc.(UL)foundedin1894,isanindependent,notfor-profitorganizationthatoffersproductsafetycertificationprogramstodeterminethatproductsmeetnationallyrecognizedsafetystandards.UListheleaderinthird-partyproductcertificationsintheU.S.andthelargestinNorthAmerica.ULalsooffersqualityassessmentservicesforfacilityregistration.ULservesmorethan40,000clientcompaniesglobally.TheULMarktheAmericanMarkofSafetyisthemostaccepted,trustedandrecognizedsafetycertificationmarkintheUnitedStates.（ANSI=AmericanNationalStandardsInstitute）,3.3点燃性及自熄性测试,3inch=76.2mm5inch=127mm,3.3点燃性及自熄性测试,分级：-火源撤离后2s内熄灭-燃烧距离100mm-燃烧距离100mm报告燃烧速度（mm/min）,塑料燃烧性能实验方法水平燃烧法GB2408-80,3.3点燃性及自熄性测试,水平燃烧测试，材料分级94HB（HorizontalBurningTestforClassifyingMaterials94HB）试样（一组3个）TestSpecimens(asetof3specimens)127mmlength,12.7mmwidth,maximumthickness12.7mm,minimumthickness3.18mm0.13mm.判据（TestCriteria）Aburningrate38.1mm/min(overa76.2mmspanforspecimenshavingathicknessof3.05-12.7mm)orAburningrate76.2mm/min(overa76.2mmspanforspecimenshavingathicknesslessthan3.05mm,orCeasetoburnbeforethe102mmreferencemark.,3.3点燃性及自熄性测试,ThinMaterialVerticalBurningTest：VTM-0,VTM-1,orVTM-2VerticalBurningTestforClassifyingMaterials94-5VAor94-5VB,3.3点燃性及自熄性测试,UL-94垂直燃烧（VerticalBurningTestforClassifyingMaterials94V-0,94V-1,94V-2）UL-94垂直燃烧实验是国际上广泛采用的美国保险业实验室塑料燃烧性能实验方法之一。可以给出试样在测试条件下点燃、熔滴及自熄的性能。标准试样尺寸：3.2mm（或2.4mm，或1.6mm，或0.8mm）12.7mm127mm。每组试样5个，每个试样被分别点燃两次，每次点火10s。撤去点火源后，记录有焰、无焰燃烧时间及有否有焰熔滴产生。,3.3点燃性及自熄性测试,UL-94垂直燃烧分级（GB4609-84）,3.3点燃性及自熄性测试,（1）饰面型防火涂料防火性能分级及试验方法隧道燃烧法GB/T15442.3-1995,3.4火焰传播性能及测试,试样：基材为一级五层胶合板，600mm90mm5mm涂料湿涂覆比500g/m2石棉标准板(a)：600mm90mm（68）mm，FSR=0橡树木标准板(r)：600mm90mm（810）mm，FSR=100测试：校准，获得校正常数K=100（Lr-La）测试试件(s)4min，测定试件的火焰传播距离（cm）计算：FSR=K（Ls-La）一级饰面型防火涂料：FSR25二级饰面型防火涂料：FSR75,3.4火焰传播性能及测试,（2）隧道法(ASTME84建筑材料表面燃烧特性标准测试方法),隧道炉：610mm305mm7620mm；试样：7320mm514mm测试10min；火焰传播指数FSI、烟传播指数SSI,3.4火焰传播性能及测试,ASTME-84是测量建筑材料火焰传播速率及烟密度的相对试验方法。属于中型试验方法，已广泛被建筑法规所采纳，作为规范内装饰材料的标准。类似的标准有：NFPA255、UL723、GB/T15442.3-1995。装置：610mm305mm7620mm试验箱（隧道炉），一端装有点火源（2个天然气喷灯88kW），另一端装有测烟的光电系统。试样：长7320mm，宽514mm.，置于试验箱顶部。测试进行10min，测试试样火焰传播指数FSI及烟传播指数SSI。测试结果与红橡木（火焰传播指数100）比较，FSI=25，SSI=50的结果表示为25/50级或A级。,3.4火焰传播性能及测试,2.5热释放速率及测试,Muchrecentfiretestworkhasfocusedonheatreleaserateapparatus.Rateofheatreleasedeterminesthesizeofafire.Heatreleaseratedataarekeytocomputerfiremodels.ThefirstpracticalheatreleaserateapparatuswasdevelopedbyProfessorEdwinSmithatOhioStateUniversity.ASTME-1354:Amoresophisticatedapparatus-theconecalorimeterwassubsequentlydevelopedatNIST.AkeyfeatureoftheNISTworkistherecognitionthatformostmaterialstheamountofheatreleasedperunitofoxygenconsumedisnearlyaconstant.,用氧消耗量热仪测试材料、产品热及烟释放的标准试验方法ASTME-1354,3.5热释放速率及测试,3.5热释放速率及测试,氧消耗原理：对大多数聚合物材料，燃烧时消耗单位质量氧气时的燃烧为13.l土4kJ。只要精确测定材料在燃烧时的耗氧量，即可获得准确的热释放速率。热辐射功率范围：10-110kWm2样品尺寸：100100mm，厚度不大于50mm,3.5热释放速率及测试,表2-14一些聚合物的燃烧热,3.5热释放速率及测试,锥型量热仪（CONE）热释放速率（HRR）总热释放（THR）有效燃烧热（EHC）点燃时间（TTI）比消光面积（SEA）烟比率（SR）有毒气体释放（CO）质量损失速率（MLR）,3.5热释放速率及测试,比消光面积SEA（m2/kg）样品单位质量的挥发产物释放的烟量。烟比率SR（m-1）是CONE测得的消光系数。烟产生速率SPR（m2/s）比消光面积与质量损失速率的乘积。烟灰产率SY（kg/kg）单位样品裂解的质量所产生的烟灰质量。CO、CO2的生成量（kg/kg）单位样品损失的质量所产生CO、CO2的量。质量损失速率MLR（g/s,%/min）材料在燃烧时质量损失的变化率。,3.5热释放速率及测试,3.5热释放速率及测试,3.5热释放速率及测试,3.5热释放速率及测试,3.7烟密度及测试,NBS烟箱测试(NBSSmokeChamberTest，ASTME662TestMethodforSpecificOpticalDensityofSmokeGeneratedbySolidMaterials)NBS烟箱目前最广泛应用于燃烧材料烟气释放量的实验室设备。可以测量样品在燃烧或辐射状态下的烟气释放量。通过测定特定通过烟气的光的强度来测定烟气密度。在屋子运输、铁路、军事设施上必须使用。,塑料燃烧性能实验方法烟密度法GB8323-87,3.7烟密度及测试,烟密度箱结构示意图1-试验箱；2-箱门；3-试样调节杆；4-排烟开关；5-控制柜；6-下光窗；7-定位杆；8-排烟口；9-进风口；10-光电器件暗盒,3.7烟密度及测试,烟密度箱内支架示意图1-辐射炉；2-炉支架；3-试样表面；4-试样盒；5-支架；6-燃烧器,3.7烟密度及测试,原理：利用光束通过烟层光强衰减的规律样品：75mm75mm1mm测试：20min，无焰燃烧或有焰燃烧，获得烟密度曲线DS=Glog10(100/T)+FG=V/AL=132,V烟箱体积(m3)A样品面积(m2)L通过烟层的光程(m)T透光率F校正因子,3.7烟密度及测试,Dm=132log100/Tmin,3.7烟密度及测试,平均产烟速率R=Dm/tDmtDm达到最大烟密度所需时间。,GA132ToxicitytestingoffireeffluentsfromsmokeofbuildingmaterialsClassA/Classificationcriteria:LC0*25mg/lTestapparatus(DIN53436,JASA1321)Criteriaandmethodology(ISOTR9122-2)ExposureTimeforratstested:30minObservationperiod:3days,*LC0LethalConcentrationthatkills0%ofexposedratsinthegiventime,3.8毒及腐蚀性气体测试,试样：L400mm，并按设计的烟气浓度计算试件质量，35件试验装置：制烟装置同DIN53436，小鼠染毒转笼及染毒箱同JISA1321，试验及评价方法同ISOTR9122-2试验时间：染毒30min，染毒后观测期3天A级复合（夹芯）材料的判定：全不致死浓度LC025mg/l,3.8毒及腐蚀性气体测试,建筑材料火测试标准方法ASTME-119,3