纺织品材料燃烧特性实验

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纺织品材料燃烧特性实验
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学生姓名
学生学号
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指导老师
2012年6月19日
纺织品材料燃烧特性实验
实验者：
一、实验目的
1．掌握材料的燃烧性能参数和掌握操作测量材料燃烧性能参数的实验仪器。

2．通过实验了解所选材料的燃烧特性。

3．了解影响材料燃烧特性的因素，选择要测定的材料并备制材料，了解测定不同燃烧性能参数的实验方法。

4．了解仪器设备的用途，选择所需的仪器设备，熟悉其操作方法。

二、设计方案
要求：学生进行分组，每组6人，以小组为单位设计实验方案。

按照燃烧过程所要测的不同参数，可进行易点燃性试验；火焰蔓延试验；释热试验；燃烧性能试验；氧浓度试验；生烟程度试验；以及其他性能试验。

本实验我们选择氧浓度试验的测试。

氧浓度试验又称氧指数试验，这类试验通常涉及最终使用的体系而不是个别材料。

所以通常进行大规模模拟试验。

各类材料燃烧性能实验中，氧指数实验可以表述材料易燃性能。

根据所要测得材料的燃烧特性，本实验选用一种实验方法对多种材料进行测试，得到其各种材料相对的燃烧性能。

三、实验原理
试样夹于试样夹上垂直于燃烧筒内，在向上流动的氧氮气流中，点燃试样上端，观察其燃烧特性，并与规定的极限值比较其续燃时间或损毁长度。

通过在不同氧浓度中一系列试样的试验，可以测得维持燃烧时氧气百分含量表示的最低氧浓度值，受试试样中要有400o-60％超过规定的续燃和阴燃时间或损毁长度。

物质燃烧时，需要消耗大量的氧气，不同的可燃物，燃烧时需要消耗的氧气量不同，通过对物质燃烧过程中消耗最低氧气量的测定，计算出物质的氧指数值，可以评价物质的燃烧性能。

氧指数（OI）是指在规定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值表示。

氧指数作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效。

OI<27属易燃材料，27≤OI<32属可燃材料，OI≥32的属难燃材料。

氧指数测试方法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。

点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的距离，燃烧时间超过3min或火焰前沿超50mm标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足3min 或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，反复操作，逐渐接近规定值，至两者的度差小于0.5％。

氧指数法是在实验室条件下评价材料燃烧性能的一种方法，可对窗帘幕布、木材等许多新型装饰材料的燃烧性能作出准确、快捷的检测评价。

四、实验仪器
氧指数测定仪，Z803建材可燃性试验机，M606B型氧指数测定仪由燃烧筒、试样夹、流量控制系统及点火器组成。

1—点火器；2—玻璃燃烧筒；3—燃烧着的试样；4—试样夹；5—燃烧筒支架；6—金属网；7—测温装置；8—装有玻璃珠的支座；9—基座架；10—气体预混合结点；11—截止阀；12—接头；13—压力表；14—精密压力控制器；15—过滤器；16—针阀；17—气体流量计。

图1 氧指数测定仪示意图
燃烧筒为一耐热玻璃管，高450mm，内径75～80mm，筒的下端插在基座上，基座内填充直径为3～5mm的玻璃珠，填充高度100mm，玻璃珠上放置一金属网，用于遮挡燃烧滴落物。

试样夹为金属弹簧片，对于薄膜材料，应使用140 mm×38mm的U型试样夹。

流量控制系统由压力表、稳压阀、调节阀、转子流量计及管路组成。

流量计最小刻度为
0.1l/min。

点火器是一内径为1～3mm的喷嘴，火焰长度可调，试验时火焰长度为10mm。

五、实验材料
各种塑料在火焰上直接燃烧时的各种现象是有特殊性的，因此可作为塑料鉴别的一种简便、直观的方法。

1.材料：化纤塑料涤纶棉线
2.试样尺寸：每个试样长宽高等于（120mm）×（6.5±0.5mm）×（
3.0±0.5mm）
3.试样数量：每组应制备10个标准试样
4.外观要求：试样表面清洁、平整光滑，无影响燃烧行为的缺陷，如：气泡、裂
纹、飞边、毛刺等。

5.试样的标线：距离点燃端50mm处划一条刻线。

六、实验内容
1．试验装置检查：打开气体供给部分的阀门，并任意选择混合气体浓度，流量在10L/min左右，关闭出气和进气阀门，并记录氧气、氮气、混合气体的压力及流量。

放置30min，再观察各压力计及流量计所示数值，与前记录值核对，如无变动，说明装置无漏气。

2．试验温湿度试验时在温度为10-300C和相对湿度为30％~80％的大气中进行。

3．试样氧浓度的初步选择：当被测试样的氧指数值完全未知时，可将试样在空气中点燃，如果试样迅速燃烧，则氧浓度可以从18％左右开始。

如果试样缓和地燃烧或燃烧得不稳定，选择初始氧浓度大约21％。

若试样在空气中不能继续燃烧，选择初始氧浓度不小于25％。

据此推定的氧浓度，从附录B中查出相应的氧流量和氮流量。

变化氧浓度时应注意混合气体的总流量在10-11.4L/min之间。

4．将试样装在试样夹中间并加以固定，然后将试样夹连同试样垂直安插在燃烧玻璃筒内的试样支座上，试样上端距筒口不少于l00mm，试样暴露部分最下端离筒底气体分配装置顶面不少于lOOmm。

5．打开氧、氮气阀门，调节从附录B中查出相应的氧气和氮气流量，让调节好的气流在试样点火之前流动冲洗燃烧筒至少30s，在点火和燃烧过程中保持此流量不变。

6．点燃点火器：将点火器管口朝上，调节火焰高度至15～20 mm，在试样上端点火，待试样上端全部点燃后（点火时间应注意控制在10^-15，内），移去点火器，并立即开始测定续嫩和阴燃时间，随后测定损毁长度。

7．初始氧浓度的确定：以任意间隔为变量，以“升一降法”按8-10进行试验。

8．试样点燃后立即自熄，续燃、阴燃或续燃和阴燃时间不到2min，或者损毁长度不到40mm时，都是氧浓度过低，记录反应符号为“0”，则必须提高氧浓度。

9．试样点燃后续燃、阴燃或续燃和阴燃时间超过2min，或者损毁长度超过40mm 时，都是氧浓度过高，记录反应符号为“X"，则必须减小氧浓度。

10．重复8、9步骤直到所得两个氧浓度相差成1.0，其中一个反应符号为“0”，另一个反应符号为“X"，从这对氧浓度中反应符号为“0”的就是初始氧浓度。

11．极限氧浓度的测定：用初始氧浓度，同时保持d=0.2oo氧浓度间隔，重复8、9操作，测得一系列氧浓度值及对应符号，其中最后一个反应符号“0”或“X"，则为氧指数测定N：系列中12第一个数据。

12．继续以d=0.2oo氧浓度间隔重复8～9，再测四个试样，记下各次的氧浓度及其所对应的反应号，最后一个试样的氧浓度用F表示。

七、实验数据
1.数据处理
根据上述实验数据计算试样的氧指数值OI，即取氧不足的最大氧浓度值和氧过量的最小氧浓度值两组数据计算平均值。

极限氧指数的计算以体积百分数表示极限氧指数LOI，按式（1)计算：
LOI=cF十Kd
式中：LOI—极限氧指数，％；
CF一12中最后一个氧浓度，取小数一位，％；
d-11、12中两个氧浓度之差，取小数一位，％；
K 一系数
报告LOI时，取小数一位，计算标准差于时，LOI应计算到小数二位。

K值的确定如果按11进行试验测得的最后五个氧指数值，第一个反应符号是“x”，在表1第一栏中找出所对应的最后五个测定的反应符号，从表项中再找出“0”数目相应的K值数。

如果按11进行试验测得的最后五个氧指数值，第一个反应符号是“O”，在表1第6栏中找出所对应的最后五个测定的反应符号，从表I(b)项中再找出“x”数目相应的
K值系数，但K值数的符号与表中正负数的符号相反。

2.材料性能评价：根据氧指数值评价材料的燃烧性能。

八、实验注意事项
1.试样制作要精细、准确，表面平整、光滑。

2.氧、氮气流量调节要得当，压力表指示处于正常位置，禁止使用过高气压，以
防损坏设备。

3.流量计、玻璃筒为易碎品，实验中谨防打碎。

九、思考题
1.什么叫氧指数值？如何用氧指数值评价材料的燃烧性能？
2.M606B型氧指数测定仪适用于哪些材料性能的测定？如何提高实验数据的测试精度？
附：材料燃烧性能参数
参数项目
点燃
点火源的性质
易点燃性
火焰的蔓延和持续各方向的蔓延速率点燃方向的影响
烧毁程度
样品消耗速率
火焰熄灭速率
阴燃性质
能量
放出的总能量
能量释放速率
质量损耗速率
能量转移到相邻表面的速率
燃烧产物气体产物的组成和浓度烟和烟密度
气体产物的毒性
燃烧残渣的性质
碳的性质
备注：Z803建材可燃性试验机主要用于在规定条件下判断建筑材料及其制品是否具有可燃性试验方法。

主要用于挤塑板、模塑板、聚苯板、聚氨酯、酚醛板等保温材料的阻燃等级B1、B2级评定。