塑料阻燃性能测试方法和标准
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阻燃科学与技术
塑料阻燃性能测试方法和标准
❖ 现行的大多数评价材料阻燃性能的测试方法，大都 是小型试验（bench scale），其试验结果不能用来 全面衡量材料在真实火灾中的实际行为，而只能用 来在试验条件下相对比较不同材料的阻燃性，且即 使这种比较也是有一定局限的。
❖ 这种小型测定法仍然为各国所普遍采用和用于工业 产品阻燃性能的评价，并已为国际和一些国家组织 颁发为标准。
❖ 为了获得材料在实际火灾中的真实行为或接近真实 的行为，一些国家已经或正在建立大型试验法，特 别是模拟直正火灾的大型试验，并建立计算机模型。 不过，这种大型试验费时很多，耗资巨大，非一般 实验室力所能及。另外，有些大型试验，目前也还 是经验性的，并不总能得出令人满意的结果。
❖ 现在，人们还在通过多种物理和数学模型，以期能 由一些小型试验结果来推测材料在真实火灾中的行 为，但这肯定是一个比较复杂的问题，不过现正获 得进展。
氧指数测定仪
1.试样 2.夹具 3.点火器 4.金属丝网 5.支架 6.柱内玻璃珠 7.铜底盘 8.三通管 9.截止阀 10.支持器内小孔 11.压力表 12.精密压力调节器 13.过滤器 14.针形阀 15.转子流量计
❖ 测量-测试时，将试样垂直地装于试样夹上，从燃烧 筒底部通入氧、氮混合气，以点火器从上端点燃试 样，改变混合气中氧浓度，直至火焰前沿恰好达到 试样的标线为止。由此计算材料氧指数，并以3次 试验结果的算术平均值为测定值。
❖ 装置-炽热棒试验仪
❖ 炽热棒由碳化硅制成，其炽热部分直径8mm，长 100mm，水平固定在陶瓷或石棉制成的绝缘板上。 绝缘板可以沿与试样相垂直的水平轴转动，以使炽 热棒便于离开或接触试件。炽热棒采用直流或交流 电加热，稳定温度为（950±10）℃。
Sketchkin 仪构造图
❖ 测试-在400℃高温下，先调好空气流速，待空气温 度恒定，降低试样盘位置，使之进入炉内，然后立 即开始计时，并点燃引火源。
❖ 若试样在5min内点燃，则降低空气温度，更换试样， 重新测试。相反，若试样在5min内仍不点燃，则提 高空气温度，重新测试。记录发生闪光的最低空气 温度。即试样最低闪燃温度。试样自燃温度可采用 与上述相类似的方法测定，但无需点火源。
❖ 中国适用于塑料的垂直燃烧测定方法（GB4609-84） 与UL94 V-0、V-1、V-2级材料测定方法基本相同。
❖ GB4609-84垂直燃烧测定判别标准
试样燃烧行为
V-0 V-1 V-2
每个试样第一次施加火焰离火后有焰燃烧时间/s每个 ≤10
试样第二次施加火焰离火后无焰燃烧时间/s
≤30
每组5个试样施加10次火焰离火后有焰燃烧时间总和/s ≤50
❖ 试样-130mm×13mm
❖ 测定-将本生灯置于垂直放置的试样下端，点火 10s(蓝色火焰高8.5mm)，然后移走火源，记录试 样有焰燃烧时间；如试样在移走火源后30S内自熄， 则重新点燃试样10s，记录火源移走后试样有焰燃 烧和无焰燃烧的续燃时间，同时观察是否产生有 焰溶滴和熔滴是否引燃脱脂棉。
❖ UL 94V-0、V-1、V-2垂直燃烧测定判别指标
试样燃烧行为
试样数 点燃次数 每次点燃后单个试样最长有焰燃烧时间/s 第二次点燃后单个试样最长无焰燃烧时间/s 5个试样10次点燃后最长有焰燃烧总时间/s 有无熔滴和熔滴是否引燃棉花 是否燃烧到固定夹
Hale Waihona Puke Baidu
V-0 V-1 V-2
55 5 22 2 10 30 30 30 60 60 50 250 250 否否 是 否否 否
❖ 塑料可燃性的测定（UL94可燃性试验） ❖ 此法用于测定按一定位置放置的塑料被施加火焰后
的行为，用以衡量塑料的可燃性。 ❖ UL94可燃性测试是由美国保险业研究室开发的，它
是广泛使用和经常引用的塑料可燃性测试方法之一。 可用来初步评价被测塑料是否适合于某一特定的应 用场所。UL94可燃性试验包括下述4个测试方法。 ❖ （1）材料分类为94HB的水平燃烧试验 ❖ 装置-测试炉、燃烧器、金属丝网 ❖ 试样-130mm×13mm
每个试样有焰燃烧或无焰燃烧蔓延到夹具的现象
无
每个试样滴落物是否引燃脱脂棉
否
≤30 ≤60 ≤250
无 否
≤30 ≤60 ≤250
无 是
❖ 塑料耐灼燃性的测定（ASTM D757，GB2407-80）
❖ 用于在实验室条件下评定硬质塑料的耐灼燃性能， 系令一炽热棒与被测塑料接触一定时间，然后观察 材料的燃烧行为。
❖ 每个样品应测定5个试样，并取最大的燃烧速度或 燃烧长度作为材料评定标准。
❖ 对厚为3-13mm的试样，如燃烧速度不大于 38mm/min；或对厚小于3mm试样，燃烧速度不大 于76mm/min；或试样燃烧100mm前火即熄灭，则 该塑料可划归94HB级。
❖ （2）材料分类为94V-0，94V-1及94V-2的垂直燃 烧试验
塑料点燃性和可燃性的测定
❖ 材料的点燃性是与点火源有关的，它表征材料引发 火灾的概率。材料的可燃性是指材料进行有焰燃烧 的能力。在规定的试验条件下，能进行有焰燃烧的 材料，归为可燃材料。
❖ 塑料点燃温度的测定 ❖ 点燃温度-在规定试验条件下，塑料分解放出可燃气
体，经外界火焰点燃并维持燃烧一定时间的最低温 度。 ❖ 装置-Sketchkin 仪 ❖ 材料-粒料或1.9cm×1.9cm的方片材
水平烧试验装置示意图
❖ 测定-点燃燃烧器，产生25mm高的蓝色火焰。从试 样的边缘到6.4mm处受火焰灼烧30S，燃烧时不改 变燃烧器位置。然后把试样从燃烧器处移开。若不 到30s试样就燃烧到25mm标记处，则撤去火焰。若 撤走火焰后，试样仍继续燃烧，则测定火焰前沿到 25mm标记处（从试样自由端算起）所需时间，并 计算燃烧速度。
❖ 塑料极限氧指数的测定(LOI, Limited Oxygen Index)
❖ 在规定条件下，试样在氮、氧混合气体中，维持平 衡燃烧所需的最低氧浓度（体积百分含量）。
❖ 装置-氧指数仪（玻璃燃烧筒、试样夹、流量和测定 控制系统）：燃烧筒底部填充一层玻璃珠用以平衡 气流，其上有一金属网，用以承接试样燃烧时的滴 落物。
塑料阻燃性能测试方法和标准
❖ 现行的大多数评价材料阻燃性能的测试方法，大都 是小型试验（bench scale），其试验结果不能用来 全面衡量材料在真实火灾中的实际行为，而只能用 来在试验条件下相对比较不同材料的阻燃性，且即 使这种比较也是有一定局限的。
❖ 这种小型测定法仍然为各国所普遍采用和用于工业 产品阻燃性能的评价，并已为国际和一些国家组织 颁发为标准。
❖ 为了获得材料在实际火灾中的真实行为或接近真实 的行为，一些国家已经或正在建立大型试验法，特 别是模拟直正火灾的大型试验，并建立计算机模型。 不过，这种大型试验费时很多，耗资巨大，非一般 实验室力所能及。另外，有些大型试验，目前也还 是经验性的，并不总能得出令人满意的结果。
❖ 现在，人们还在通过多种物理和数学模型，以期能 由一些小型试验结果来推测材料在真实火灾中的行 为，但这肯定是一个比较复杂的问题，不过现正获 得进展。
氧指数测定仪
1.试样 2.夹具 3.点火器 4.金属丝网 5.支架 6.柱内玻璃珠 7.铜底盘 8.三通管 9.截止阀 10.支持器内小孔 11.压力表 12.精密压力调节器 13.过滤器 14.针形阀 15.转子流量计
❖ 测量-测试时，将试样垂直地装于试样夹上，从燃烧 筒底部通入氧、氮混合气，以点火器从上端点燃试 样，改变混合气中氧浓度，直至火焰前沿恰好达到 试样的标线为止。由此计算材料氧指数，并以3次 试验结果的算术平均值为测定值。
❖ 装置-炽热棒试验仪
❖ 炽热棒由碳化硅制成，其炽热部分直径8mm，长 100mm，水平固定在陶瓷或石棉制成的绝缘板上。 绝缘板可以沿与试样相垂直的水平轴转动，以使炽 热棒便于离开或接触试件。炽热棒采用直流或交流 电加热，稳定温度为（950±10）℃。
Sketchkin 仪构造图
❖ 测试-在400℃高温下，先调好空气流速，待空气温 度恒定，降低试样盘位置，使之进入炉内，然后立 即开始计时，并点燃引火源。
❖ 若试样在5min内点燃，则降低空气温度，更换试样， 重新测试。相反，若试样在5min内仍不点燃，则提 高空气温度，重新测试。记录发生闪光的最低空气 温度。即试样最低闪燃温度。试样自燃温度可采用 与上述相类似的方法测定，但无需点火源。
❖ 中国适用于塑料的垂直燃烧测定方法（GB4609-84） 与UL94 V-0、V-1、V-2级材料测定方法基本相同。
❖ GB4609-84垂直燃烧测定判别标准
试样燃烧行为
V-0 V-1 V-2
每个试样第一次施加火焰离火后有焰燃烧时间/s每个 ≤10
试样第二次施加火焰离火后无焰燃烧时间/s
≤30
每组5个试样施加10次火焰离火后有焰燃烧时间总和/s ≤50
❖ 试样-130mm×13mm
❖ 测定-将本生灯置于垂直放置的试样下端，点火 10s(蓝色火焰高8.5mm)，然后移走火源，记录试 样有焰燃烧时间；如试样在移走火源后30S内自熄， 则重新点燃试样10s，记录火源移走后试样有焰燃 烧和无焰燃烧的续燃时间，同时观察是否产生有 焰溶滴和熔滴是否引燃脱脂棉。
❖ UL 94V-0、V-1、V-2垂直燃烧测定判别指标
试样燃烧行为
试样数 点燃次数 每次点燃后单个试样最长有焰燃烧时间/s 第二次点燃后单个试样最长无焰燃烧时间/s 5个试样10次点燃后最长有焰燃烧总时间/s 有无熔滴和熔滴是否引燃棉花 是否燃烧到固定夹
Hale Waihona Puke Baidu
V-0 V-1 V-2
55 5 22 2 10 30 30 30 60 60 50 250 250 否否 是 否否 否
❖ 塑料可燃性的测定（UL94可燃性试验） ❖ 此法用于测定按一定位置放置的塑料被施加火焰后
的行为，用以衡量塑料的可燃性。 ❖ UL94可燃性测试是由美国保险业研究室开发的，它
是广泛使用和经常引用的塑料可燃性测试方法之一。 可用来初步评价被测塑料是否适合于某一特定的应 用场所。UL94可燃性试验包括下述4个测试方法。 ❖ （1）材料分类为94HB的水平燃烧试验 ❖ 装置-测试炉、燃烧器、金属丝网 ❖ 试样-130mm×13mm
每个试样有焰燃烧或无焰燃烧蔓延到夹具的现象
无
每个试样滴落物是否引燃脱脂棉
否
≤30 ≤60 ≤250
无 否
≤30 ≤60 ≤250
无 是
❖ 塑料耐灼燃性的测定（ASTM D757，GB2407-80）
❖ 用于在实验室条件下评定硬质塑料的耐灼燃性能， 系令一炽热棒与被测塑料接触一定时间，然后观察 材料的燃烧行为。
❖ 每个样品应测定5个试样，并取最大的燃烧速度或 燃烧长度作为材料评定标准。
❖ 对厚为3-13mm的试样，如燃烧速度不大于 38mm/min；或对厚小于3mm试样，燃烧速度不大 于76mm/min；或试样燃烧100mm前火即熄灭，则 该塑料可划归94HB级。
❖ （2）材料分类为94V-0，94V-1及94V-2的垂直燃 烧试验
塑料点燃性和可燃性的测定
❖ 材料的点燃性是与点火源有关的，它表征材料引发 火灾的概率。材料的可燃性是指材料进行有焰燃烧 的能力。在规定的试验条件下，能进行有焰燃烧的 材料，归为可燃材料。
❖ 塑料点燃温度的测定 ❖ 点燃温度-在规定试验条件下，塑料分解放出可燃气
体，经外界火焰点燃并维持燃烧一定时间的最低温 度。 ❖ 装置-Sketchkin 仪 ❖ 材料-粒料或1.9cm×1.9cm的方片材
水平烧试验装置示意图
❖ 测定-点燃燃烧器，产生25mm高的蓝色火焰。从试 样的边缘到6.4mm处受火焰灼烧30S，燃烧时不改 变燃烧器位置。然后把试样从燃烧器处移开。若不 到30s试样就燃烧到25mm标记处，则撤去火焰。若 撤走火焰后，试样仍继续燃烧，则测定火焰前沿到 25mm标记处（从试样自由端算起）所需时间，并 计算燃烧速度。
❖ 塑料极限氧指数的测定(LOI, Limited Oxygen Index)
❖ 在规定条件下，试样在氮、氧混合气体中，维持平 衡燃烧所需的最低氧浓度（体积百分含量）。
❖ 装置-氧指数仪（玻璃燃烧筒、试样夹、流量和测定 控制系统）：燃烧筒底部填充一层玻璃珠用以平衡 气流，其上有一金属网，用以承接试样燃烧时的滴 落物。