燃烧性能的测试课件

1、燃烧性能的测试课件燃烧性能的测试课件燃烧的过程一、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 以克服分子内原子间某些弱小键能时，塑料开始发生降解 反应。这种反应的实质是在空气中氧存在下的一种自由基 链式反应，反应的结果产生气相可燃物体如各种单体易燃 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

2、大气中的氧气相遇。燃烧的过程一、塑料的燃烧过程阻燃机理 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。 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

3、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。 （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。阻燃机理 塑料中按一定比例加入阻燃剂，可 材料阻燃性的一般描述参数(1)点燃性

4、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 材料阻燃性的一般描述参数(1)点燃性和可燃性：即燃烧性能的测试按燃烧过程来分:着火性试验表面火焰传播试验发热量试验发烟量试验耐火性试验燃烧分解气体的分析试验按测试方法可分为:垂直燃烧水平燃烧氧指数试验烟密度炽热棒法闪点和自燃点的测试燃烧性能的测试按燃烧过程来分:按测试方法可分为:7.1 垂直燃烧应用

5、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2025mm;中能量125mm试样要求：125*13*0.83.2(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：UL94和ASTM D3801规定一组样要在232，50 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。

6、其他标准只要求在232，50 5%RH环境下处理16小时以上，不对70条件下处理作要求。7.1 垂直燃烧应用标准：UL 94，ASTM D3801例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2测试（ASTM D 3801, IEC 707, or ISO 1210)试验装置 : 垂直/水平燃烧装置试样尺寸：长125mm, 宽13mm, 厚 0.8mm, 1.6mm, 3.2mm样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h4) 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

7、焰时间t2和余灼时间t3 评判条件V-0V-1V-2每个单独样品的余焰时间t1或t210s30s30s5个样品总的余焰时间t1+t250s250s250s第二次取走火焰后每个样品余焰加余灼时间t2+t3 30s60s60s是否烧及支架无无无燃烧颗粒或滴落物是否点燃铺底棉花 无 无有5）评判标准：表7-1例子1：UL 94 V-0 V-1 V-2测试（ASTM D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232, RH505%的环境

8、下处理40h以上第二组: 702的烘箱中处理168h4) 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VTM-0VTM-1VTM-2每个单独样品的有焰燃烧时间t1或t210s30s30s5个样品总的有焰燃烧时间t1+t250s250s250s第二次取走火焰后每个样品余焰加余灼时间t2+t3 30s60s60s是否烧及支架无无无燃烧颗粒或滴落物是否点燃铺底棉花 无 无有例子2：UL 94 VTM-0 VTM-1 VTM-2测试评例子3：UL 94 5VA 5VB测试(ASTM D 5048 or ISO

9、10351)试验装置 : 垂直/水平燃烧装置试样尺寸：棒状试样：长125mm, 宽13mm, 块状试样：150mm150mm 样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱中处理168h4) 燃烧过程：火焰高度125mm，内部蓝色火焰40mm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 和无焰燃烧时间块状试样：施加火焰时间5s，熄火5s，重复5次,纪录试样是否烧穿标准5VA5VB有焰燃烧时间+无焰燃烧时间t1+t260s60s是否引燃脱脂棉否否块状试样是否被烧穿否是例子3：UL 94 5VA 5VB测试(ASTM D

10、 5047.2 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 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2025mm;中能量125mm试样要求：125*13*0.83.2(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232，50 5%RH环境下处理一定时间，其中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

11、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7.2 水平燃烧应用标准：UL 94，ASTM D635，例子1：UL 94 HB1）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, 3.2mm3）样品预处理: 第一组: 放置在232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702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。

12、5）结果： 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1：UL 94 HB例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM D 4986 or ISO/DIS 9772.3)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232, RH505%的环境下处理40h以上 第二组: 702的烘箱

13、中处理168h4）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HF-1HF-2有焰燃烧时间4/5 小于2s；1/5小于 10s4/5小于2s；1/5小于10s每根试样的无焰燃烧时间30s30s脱脂棉是否被引燃否否烧损长度小于60mm小于60mm例子2：UL 94 HBF， HF-1，HF-2 (ASTM水平/垂直燃烧影响因素：1）厚度对垂直燃烧的影响 表7-22）厚度对水平燃烧的影响 表7-3

14、材料名称试样厚度，mm每组总的有焰燃烧时间，sABS0.81.63.2402925PMMA3612.7272527LDPE3612.7252116材料名称试样厚度，mm每组总的有焰燃烧时间，sMPPO0.8451.6383.223水平/垂直燃烧影响因素：材料名称试样厚度，mm每组总的有焰燃3）燃烧气体对水平燃烧性能的影响 表7-44) 老化处理对垂直燃烧性能的影响：表7-5燃气种类燃烧速度，mm/minPMMALDPEPE硬泡沫塑料甲烷34.526.9丙烷34.627.4丁烷35.126.6石油液化乞35.326.475天燃气75煤气74.4材料未老化试样总燃烧时间 （s）有老化试样总燃烧时间

15、 （s）3240层压板1504143025层压板46二次加焰后燃烧至夹具3）燃烧气体对水平燃烧性能的影响 表7-4燃气种类燃烧速度，水平垂直燃烧箱水平垂直燃烧箱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）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2025mm;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/T84

16、10规定最小可接受尺寸为：宽度3-13mm 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7.3 汽车材料水平燃烧应用标准：SAE J369，ISO7.4 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232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

17、7-6：应用标准ASTM D2863，BS 2782，ISO 458附加测试-垂直燃烧与水平燃烧用于评价材料的阻燃性能。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-垂直燃烧与水平燃烧用于评价材料的阻燃性能。附加测试-汽车材料水平燃烧应用标准：SAE J369，ISO 3795，FMVSS 302，GM 9070P 应用范围：汽车工程塑料、汽车内饰件附加测试-汽车材料水平燃烧应用标准：SAE J369，I

18、SO塑膠材料鑒別法（燃燒法）狀況材料燃燒的難 易移開火源火焰的顔 色燃燒后的狀態氣味成型品的特徵ABS易不熄滅黃色黑煙熔融落下橡膠味 辣味不透明稍具蠟質PC稍難熄滅黃色黑煙軟化特殊味淡黃色，透明或不透明、耐衝擊POM易不熄滅尖端黃色下端藍色邊滴邊燃福馬林的氣味乳白色不透明、強韌PP易不熄滅黃色（藍色火焰）快速完全燒掉特殊味（柴油味）乳白色、透明或不透明，表面光澤良好PA慢慢燃燒熄滅先端黃色熔融落下特殊味有彈性、不透明、耐磨塑膠材料鑒別法（燃燒法）狀況燃燒的移開火焰的燃燒后氣味成型品塑料的燃烧鉴别代号塑料名称燃烧难易离火后是否熄灭火焰状态塑料变化状态气味CN硝化纤维素极易继续燃上端蓝色-迅速燃烧

19、完-聚脂树脂容易燃烧黑烟微微膨胀,有时开裂苯乙烯气味ABSABS继续燃烧浓黑烟软化,烧焦特殊ASSAN(AS)特殊聚丙稀氰味CA乙酸纤维素熔融滴落燃烧特殊气味EC乙基纤维素PE聚乙烯上端黄色,下端蓝色-石蜡燃烧味POM聚甲醛PP聚丙烯石油味醋酸纤维素暗黄色醋酸味醋酸丁酸纤维素醋酸丙酸纤维素丙酸味聚醋酸乙烯黑烟软化醋酸味PETP聚对苯二酸乙二醇酯桔黄色起泡，伴有噼啪碎裂声刺激性芳香味聚乙烯醇缩丁醛黑烟熔融滴落特殊气味PMMA有机玻璃浅蓝色,顶端白色融化起泡强烈腐烂花果.蔬菜臭PS聚苯乙烯橙黄色,浓黑烟呈炭飞扬软化,起泡特殊苯乙烯单体味塑料的燃烧鉴别代号塑料名称燃烧难易离火后是否熄灭火焰状态塑料P

20、F酚醛(木粉)缓慢燃烧自熄纸和苯酚味-膨胀,开裂木材和苯酚味PF酚醛(布基)继续燃烧少量黑烟布和苯酚味PF酚醛(纸基)PC聚碳酸脂缓慢自熄黑烟炭飞扬熔融起泡强烈气味花果臭PA尼龙NYLON(PA)蓝色,上端黄色熔融滴落,起泡羊毛指甲烧焦味UF脲醛树脂难自熄黄色,顶端淡蓝色膨胀,开裂,燃烧处变白色特殊气味,甲醛味三聚氰氨树脂淡黄色PSU聚苯砜缓慢自熄黄色，浓黑烟熔融略有橡胶燃烧味CP氯化聚醚熄灭飞溅,上端黄色,底蓝色,浓黑烟熔融,不增长特殊PPO聚苯醚浓黑烟熔融花果臭PSF聚砜黄褐色烟略有橡胶燃烧味MF蜜胺树脂淡黄色膨胀,开裂,白化尿素味、胺味、甲醛味PVC聚氯乙烯离火即灭黄色,下端绿色白烟软化刺激性酸味氯乙烯-醋酸乙烯共聚物暗褐色特殊气味PVDC聚偏氯乙烯很难黄色,端部绿色F3聚三氟氯乙烯不燃-F4聚四氟乙