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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,上一內容,下一內容,回主目錄,返回,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,2024/12/14,阻燃材料學,第五章 材料阻燃性能測試方法和標準,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,第三節(jié) 火焰?zhèn)鞑ニ俾实臏y定,第四節(jié) 釋熱性的測定,第五節(jié) 生煙性的測定,第六節(jié) 燃燒產物腐蝕性的測定,第七節(jié) 燃燒產物毒性測定,2023/10/9阻燃材料學 第五章 材料阻燃性能測試方法,2024/12/14,第五章 阻燃性能測試方法和標準,第一
2、節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,一、復雜性和相對性,二、局限性,三、國際化,四、新測試方法,2023/10/9第五章 阻燃性能測試方法和標準 第,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,一、復雜性和相對性,測定材料的阻燃性能是一個極其復雜的問題，,因為影響材料燃燒的因素很多，且彼此制約。隨著這些因素的變化，同一材料在火災中的行為不同，因而測得的材料阻燃性能也常有差異。,影響因素有：,點火源的形式、施加火源的時間、火源的強度、材料與火源的位置、通風情況、材料的形狀和厚度、材料的性能和應用環(huán)境等。,在這樣一個復雜的系統(tǒng)中，要想準確而客觀地測定有關材料阻燃性能的所有參數(shù)，還要分別求
3、得各個因素對材料燃燒的主要影響，幾乎是不可能的。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,為了試驗結果的可比性，人們必須建立測試標準，嚴格規(guī)定測試條件。所以現(xiàn)在國際上有很多材料(特別是塑料)阻燃性能測試標準，其中不少是針對專門行業(yè)的，如建材、電子-電氣、運輸(包括公路、鐵路及航空)、礦山、家具、紡織品、泡沫體等。不過，其中為國際上普通采用的測試標準則為數(shù)要少，而且常有某一個國家甚至某些個別工廠，對用于不同領域的塑料采用不同的標準。但問題是，測定同一阻燃參數(shù)的幾個方法，有時也缺乏科學的相關性。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃
4、性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,目前，單是在美國就有100多種測定材料阻燃參數(shù)的方法，而且其它國家還有一些與美國不同的方法，有時將它們的測定結果相互比較是相當困難的。所以，有些在某個國家能夠接受的阻燃材料，在其它國家可能不被采用。,應當注意的是，,阻燃不是一個絕對的概念,，在標稱材料的某一阻燃性能時，一定要具體說明采用的測試方法和測試條件，而且為了正確使用阻燃高驟物，人們必須了解使用現(xiàn)有的阻燃測試方法來評價高聚物的阻燃性是不全面的和不完全客觀的，所以,現(xiàn)代越來越多地采用那些可以測定材料阻燃基本性能，然后據此能夠轉化為數(shù)學模型和(或)物理模型的測
5、試方法。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,二、局限性,1、小型試驗及其局限性：,現(xiàn)行的大多數(shù)評價材料阻燃性能的測試方法，大都是小型試驗(,bench scale)。,小型試驗的試驗結果只能用來在試驗條件下相對比較不同材料的阻燃性,，而,不能用來全面衡量材料在真實火災中的實際行為,。,這種小型測定法仍然為各國普遍采用和用于工業(yè)產品阻燃性能的評價，并被國際和一些國家組織頒發(fā)為標準。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2、大型試驗及其局限性：,
6、為了獲得材料在實際火災中的真實行為或接近真實的行為，一些國家已經或正在建立大型試驗，特別是模擬真正火災的大型試驗，并建立計算機模型。,大型試驗費時很多，耗資巨大，非一般實驗室力所能及,。另外，,有些大型試驗，目前也還是經驗性的，并不總能得出令人滿意的結果,。,現(xiàn)在，人們還在通過多種物理和數(shù)學模型，以期能由一些小型試驗結果來推測材料在真實火災中的行為。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,三、國際化,隨著經濟的全球化，需要統(tǒng)一各國的阻燃標準，以消除貿易壁壘。因為單一國家的產品和測試標準不利于產品在各國間的流通。所以，在科
7、學的基礎上制訂國際阻燃標準來代替現(xiàn)存的多個阻燃標準十分必要。,在1991年，北歐就提出了統(tǒng)一建材(壁紙、天花板襯里)阻燃性能方法的研究規(guī)劃，并以錐形量熱儀(,ISO 5660),和大型燃燒試驗(,ISO 9705),兩者的測試結果來劃分壁紙和天花板襯里材料的阻燃級別，還建立了一個由錐形量熱儀測定結果來預測,ISO 9705,大型燃燒試驗時火勢成長的數(shù)學模型。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,最近，歐共體各國還在討論一種適用于建樹的以,ISO 9705,法為基礎的阻燃測試方案，提出采用材料發(fā)生,爆燃的時間、釋熱速率、
8、生煙速率,及其他阻燃參數(shù)來評價材料的阻燃性，且已測試過約30種建材產品，雖還存在一些問題，但正逐漸為各國所接受。,此外，一些歐洲國家還制訂了共同接受的評價和測試家具及床上用品阻燃性的法規(guī)，這類法規(guī)的著重點是限制上述材料燃燒時對人的危害，即應控制材料燃燒時的釋熱速率、生煙量及有毒氣體生成量，而這些參數(shù)可采用家具量熱儀及錐形量熱儀測得。他們還建立了3種不同的數(shù)字模型，用來由錐形量熱儀的測試結果預測家具的燃燒情況。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題 最,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,電子-電氣產品阻燃測試方法和標準的國際化更迫切。以前，這類產品的安全標
9、準有些是各國獨立制訂，有一些是國際標準。在這類產品測試標準的國際化進程中，首先統(tǒng)一的就是計算機和辦公室設備的標準，如,IEC 60950。,現(xiàn)在，這個標準也被用于通訊設備。其次，要統(tǒng)一的是家用電器產品，它們應采用什么樣的阻燃標準，更是一個值得重視的問題。當人們由國家標準步入國際標準，標準統(tǒng)一化進程中將會改變對材料、對產品的一些持殊要求，但不一定會提高或降低它們的阻燃性能。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,四、新測試方法,由于火災模型的迅速發(fā)展，需要建立一些新的特殊測試方法，如錐形量熱儀法、釋熱量熱儀法等。利用這些方
10、法，可以測定材料很多與火災發(fā)展有關的參數(shù)。如釋熱速率、臨界熱流量、表面輻照損失的熱響應參數(shù)、氣化熱、火焰極限熱流量、燃燒熱、腐蝕系數(shù)、火焰?zhèn)鞑ハ禂?shù)、火焰淬滅指數(shù)、燃燒產物等。其中，釋熱速率被認為是最重要的火災參數(shù)，但至今人們不甚明了釋熱速率與材料物理,化學性能間的定量關系，只是建立了幾個相關模型，可一般地描述材料引燃溫度、引燃時間、氣化熱、質量損失速率及釋熱速率與熱力學及材料傳輸性能的關系。,2023/10/9第一節(jié) 阻燃性能測試方法的一般問題,2024/12/14,第五章 阻燃性能測試方法和標準,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,一、點燃溫度的測定,二、極限氧指數(shù)的測定,三、可燃性的測定（,UL
11、94,可燃性試驗）,2023/10/9第五章 阻燃性能測試方法和標準第二節(jié),2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,材料的點燃性,是與點火源有關的，它表征材料引發(fā)火災的概率。沒有點燃，就不可能發(fā)生火災。材料被點燃不一定是由直接點火源引發(fā)，還存在一些間接的點燃材料的因素。,材料的可燃性,是指材料進行有焰燃燒的能力。在規(guī)定的試驗條件下，能進行有焰燃燒的材料，稱為可燃材料。,現(xiàn)在采用的材料可燃性測定方法是基于將特定火焰施加于材料所產生的結果。所用火焰的類型、大小、施加于試祥的時間以及試樣的尺寸、形狀及放置方向等，在不同的試驗中有所不同，均在測試方法或標準中有詳細的規(guī)定。測試方法大多是根據
12、工業(yè)材料或產品的需要制定的。近年來，國際組織正在考慮將這些方法或標準更加合理化和國際化。,2023/10/9第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定 材料,2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,一、點燃溫度的測定,點燃溫度,定義為,在規(guī)定試驗條件下，塑料分解放出可燃氣體，經外界火焰點燃并維持燃燒一定時間的最低溫度。,ISO 871,、,ASTM D1929,及,GB 6410,都是測定塑料點燃溫度的標準方法。,實際上測定的是塑料的,閃燃溫度,和,自燃溫度,。,閃燃溫度,是高聚物分解形成的可燃性氣體可被火焰或火花引燃的溫度，它通常高于起始分解溫度。,自燃溫度,是高聚物本身的化學反應導致其自燃的
13、溫度，它一般高于閃燃溫度,(,也有例外,),。,一些高聚物的閃燃溫度及自燃溫度如表,5-1,。,2023/10/9第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定 一、,2024/12/14,表,5-1,一些聚合物的閃燃溫度及自燃溫度,/,2023/10/9表5-1 一些聚合物的閃燃溫度及自燃溫度,2024/12/14,表,5-1,一些聚合物的閃燃溫度及自燃溫度,/,2023/10/9表5-1 一些聚合物的閃燃溫度及自燃溫度,2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,ISO 871,采用一種熱空氣點燃爐,(Setchkin,儀,),測定塑料的點燃溫度。測定時，將粒狀試祥,(,或,1,9cm x 1,9c
14、m,方片,),置于爐內，再往爐中以定速通入高溫空氣，然后立即開始計時，并點燃引火源。若試祥在,5 min,內點燃，則降低空氣溫度，更換試樣，重新測試。相反，若試樣在,5 min,內仍不點燃，則提高空氣溫度，重新測試。記錄發(fā)生閃光的最低空氣溫度，即試樣最低閃燃溫度。試樣的自燃溫度可采用與上述相類似的方法測定，但無需點火源。記錄試樣燃燒的最低溫度，即最低自燃溫度。除記錄試樣點燃溫度外，還應記錄所觀察到的各種現(xiàn)象，如熔融、起泡和生煙等。,2023/10/9第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定 IS,2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,二、極限氧指數(shù)的測定,極限氧指數(shù),(LOI),定義為,在規(guī)
15、定條件下，試樣在氮、氧混合氣體中，維持平衡燃燒所需的最低氧濃度,(,體積分數(shù),),。,1,、理論基礎,聚合物的氧指數(shù)與其燃燒時的成炭率、比燃燒焓及元素組成等因素有關,，計算方法有：,(1),按成炭率計算,1974,年，,P.W.Vsn Krevelen,在大量實驗基礎上，提出了不含鹵高聚物,LOI,與成炭率的線性關系式,(5-1),。,LOI=(17.5+0.4CR)/100 (5-1),式中，,CR,為高聚物加熱至,850,時的成炭率，單位為,%,。,2023/10/9第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定 二、,2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,高聚物的,CR,具有基團加和性，是分
16、子中各基團對成炭率貢獻的總和，如式,(5-2),。,CR=(CFT),i,1200/M (5-2),式中：,M,高聚物結構單元的摩爾質量，,g/mol,；,CFT,每摩爾結構單元的成炭量與碳的摩爾質量,(12g/mol),之比，即每摩爾結構單元成炭量中所含碳的物質的量，,mol,。,高聚物中不同基團的,CFT,值可在專門的手冊中查得。,2023/10/9第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定 高聚,2024/12/14,第二節(jié) 點燃性和可燃性的測定,(2),按比燃燒焓計算,很多高聚物的燃燒焓、氧化焓及起始分解溫度與它們的,L0I,數(shù)間存在一定的對應關系，特別是一些高聚物的,LOI,的倒數(shù)與它們的燃燒焓及氧化焓比值之間具有較好的線性關系。,LOI,可按式,(5-3),計算。,LOI=-810,3,/,g,h,b,=-810,3,M/,m,H,b,（,5-3,）,式中：,g,h,b,高聚物比燃燒焓，,J/g,；,m,H,b,高聚物一個結構單元的摩爾燃燒焓，,J/mol,；,M,高聚物一個結構單元的摩爾質量，,g/mol,。,式,(5-3),對,C/O,值或,C/N,值,(,物質的量,),小于,6,的
阻燃材料學第5章材料阻燃性能測試方法和標準課件
