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【材料】高分子材料性能系列-氧指数测试简析
添加时间:2025-06-23 10:25:00

电缆料整体技术解决方案


简称OI。是在规定条件下,试样在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的低氧气浓度,以氧所占体积百分数表示。
氧指数高表示材料不易燃烧,氧指数低表示材料容易燃烧,一般认为氧指数<22属于易燃材料,氧指数在2227之间属可燃材料,氧指数>27属难燃材料。
是评价塑料及其他高分子材料相对燃烧性的一种表示方法,以此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,因此受到世界各国的重视。中国已颁布的相应的氧指数法的标准有GB 2406-80(塑料)和GB 5454-85(纺织物)。

 

1、 材料的阻燃特性一般用氧指数表示,氧指数是指一定尺寸的材料(试片)装入试验装置中,在规定条件下,通入氧与氮的混合气体,将试片用点火器点燃,测定保持如蜡状持续燃烧所必须的低氧浓度(以百分数来表示)

 

所谓氧指数是指试样在N2、O2的混合气体中维持继续燃烧所需要的低氧浓度.氧指数越大,材料的阻燃性能越好.

氧指数试验法(GB2406-80--阻燃性能实验方法之一

 

氧指数是指在规定的条件下 试样在氧,氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的低氧浓度,以氧所占的体积百分数来表示。

该方法比较简单,数字重现性较好,具有以数字表现材料燃烧性能的特点,所以国外普遍采用,(例如美国的氧指数试验标准为 ANST/ASTM D2863-1977) 。该方法不但适用于具有自支撑型材料,而且对薄膜,泡沫塑料等也适用。

 

1)试验装置

氧指数仪包括燃烧筒,试样夹,流量控制系统及点火器。

燃烧筒为一套插在底座上,内径75-80mm,450mm的耐热玻璃管,基座内填有直径3-5mm的玻璃珠,填充高度100mm,上放一金属网,用于遮挡燃烧滴落物。试样夹为金属弹簧片,用于夹住自撑型试件。对于薄膜材料,应配以140mm×38mmU型试验夹。

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。流量计小刻度为0.1L/min, 用于计量氧和氮的量,经计量后的混合气由管道输入燃烧筒。

点火器为一内径1-3mm的喷嘴,并且有调节火焰之功能,试验火焰长度为3-25mm. 其它还有秒表和游标卡尺。

 

2)试验方法

A.试件制备

每组样品应5-10个试件,每个试件长70-150mm,6.5±0.5mm,厚,3.0±0.5mm,并要求试件表面平整光滑,无气泡

B.试验步骤

试验进行前应将试件在距点火源50mm处划一条刻度线,再垂直装在试件夹上,其上端到燃烧筒的距离大于10mm,估计初始氧浓度并进行调节,应保持任何时候燃烧桶内的气流流速为40±10mm/s。让调节好的气流流动30s,以便清洗燃烧筒。然后用点火器点燃试件顶部,确认试件顶部全部点燃时,移去点火器并开始计时。此时不得任意改变流量和氧浓度。

试验过程中,若试样燃烧时间超过3min,或火焰前沿超过标线,应降低氧浓度再进行试验。,反之则应增加氧浓度。当调节到氧浓度值的增加或减少之差小于0.5%时,应以降低的氧浓度值计算材料的氧指数。在该范围内进行三次试验。,

C.结果计算

氧指数(OI)的计算公式:

OI=[O2] / [O2]+[N2]×100%

式中 [O2]——氧气流量 L/min

[N2]——氮气流量 L/min..

三次试验结果的平均值即为该材料的氧指数。

各种有机聚合物的氧指数都以测过。一般OI≥27的物质为阻燃性物质。(见附表)

D 讨论

影响氧指数的因素

a 流速

30120mm/s, OI几乎与气流无关,,流速必须足够快,以便从近处的气氛中清除烧过的气体,但又不能太快,以免在火的前沿增加混合速度。

b.试样的厚薄

材料随试样变薄而变得更易燃烧 ,氧指数值下降。

c 压强

有些聚合物其OI 表现对减压敏感,这可能由于通过不断除去产物而使聚合物的降解加速。

d.惰气

当用Ar Ne CO2气体时,维持燃烧所需的氧分数(OF)表示

OF = [O2] / [惰气]

OF值随气体的热容而线性的增加。当用Hr时,OI值比预料的大50%,这是由于Hr气的高导热率把热从火焰中带走的缘故。

e 温度

温度对OI有很大的影响,在室温下温度对OI的影响不大。在高温下各种聚合物OI对温度的关系各不相同。

f 数值与点火位置的关系

底部点火与顶部点火可以得到不同的氧指数值,底部点火较顶部点火更接近实际燃烧情况,其氧指数值低得多。

g.增塑剂和填料

OI的试验值总是趋近易挥发组分的OI, 即增塑剂的OI.