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極限氧指數(shù)測試儀淺析氧指數(shù)測定實驗中那些細(xì)節(jié)會對結(jié)果產(chǎn)生影響?

發(fā)布時間: 2021-01-18  點擊次數(shù): 742次
  極限氧指數(shù)測試儀淺析氧指數(shù)測定實驗中那些細(xì)節(jié)會對結(jié)果產(chǎn)生影響?
  氧指數(shù)是指在規(guī)定的試驗環(huán)境下,分析材料燃燒性能的方法,不同物體在燃燒過程中所需的氧氣量不同,一般將2≤OI<32看成可燃材料,OI≥32看成難燃材料。氧指數(shù)儀通常用于測定聚合物等材料燃燒所需的氧氣百分比,是分析該類材料難燃性的重要工具。氧指數(shù)法應(yīng)用在建筑材料、消防安全等領(lǐng)域,是分析產(chǎn)品燃燒性能的可靠方法[1,2]。在氧指數(shù)檢測過程中,會受到環(huán)境、控制人員、制樣差異等因素的干擾[3-5]。為了更加準(zhǔn)確檢測材料的氧指數(shù)值,本文對測試過程中不同因素對氧指數(shù)的波動干擾進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的建議。
  一、可燃材料燃燒氧指數(shù)檢測原理
  當(dāng)前大量的高分子材料廣泛應(yīng)用于建組、造船、汽車等領(lǐng)域,形成了較大的經(jīng)濟和社會效益,然而因為材料自身的特征以及人為的盲目使用,使得材料燃燒產(chǎn)生火災(zāi)和經(jīng)濟損失,并且釋放出大量有毒煙氣,對人體和環(huán)境產(chǎn)生了較強的傷害和干擾。氧指數(shù)儀實驗原理用圖1描述。
  實驗在氧、氮混合氣流中保持平衡燃燒所需的低氧濃度,和氧氣所占的體積百分比描述氧指數(shù),分析樣品的阻燃性能。氧指數(shù)法的原理是將一定尺寸的樣品通過試樣夾垂直放置于氮氣流中。點燃試樣的上部,分析燃燒狀態(tài),統(tǒng)計燃燒時間,并同標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比,高于標(biāo)準(zhǔn)值則減少氧濃度,低于標(biāo)準(zhǔn)值則提高氧濃度,循環(huán)執(zhí)行確保上下兩側(cè)逐漸趨于標(biāo)準(zhǔn)值。試驗分析儀器采用氧指數(shù)測定儀FTA-Ⅱ,主要包括燃燒筒、樣品夾、氣源、流量計和調(diào)控模塊組成。燃燒采用的氣源是工業(yè)級氣體,O2以及N2含量濃度都≥99.6%,計時器采用秒表。
  二、氧指數(shù)的波動因素分析
  1、不同溫度對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾
  通常用于檢測的氧指數(shù)儀的實際應(yīng)用環(huán)境溫度處于10~30℃范圍中,本文依據(jù)國家規(guī)范要求運行時,使用恒定溫度和時間的措施,目標(biāo)是確保實際的檢驗環(huán)境穩(wěn)定性,驗證結(jié)果用表1描述。
  分析表1中的數(shù)據(jù)可得,不同溫度環(huán)境下樣品的檢驗結(jié)果具有差異性,隨著試驗溫度的不斷增加,試驗獲取氧指數(shù)的平均值不斷降低,因而可得,隨著試驗環(huán)境溫度的不斷增加,獲取的氧指數(shù)值不斷降低。
  2、不同調(diào)控時間對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾
  本文采用TDCPP阻燃聚氨酯泡沫樣本進(jìn)行對比試驗,控制溫度在某一特定值,如果調(diào)整時間滿足預(yù)期要求則進(jìn)行驗證。
  分析檢測數(shù)據(jù)可得,不同控制時間下樣品的檢測結(jié)果具有差異性,隨著檢測調(diào)控時間逐漸增加,試驗獲取的氧指數(shù)平均值不斷增加。
  2.3試樣點燃方式的波動干擾
  按照國家規(guī)范對待樣品通過兩種點燃方式檢測氧指數(shù),當(dāng)活時間都為10s,不同點燃方式氧指數(shù)檢測結(jié)果用表2描述。
  2.4不同試樣長度對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的波動干擾
  國家規(guī)范要求中受檢產(chǎn)品的試樣長度是80~150mm,主要是為了確保同試驗儀器玻璃圓筒的長度統(tǒng)一,進(jìn)而確保玻璃圓筒中混合氣體的氧濃度保持均衡。分析試驗數(shù)據(jù)可得,樣品的長度對氧指數(shù)檢測結(jié)果具有較大的影響,在國家規(guī)范要求區(qū)域中,隨著樣品長度的增加,檢測的氧指數(shù)值逐漸增大。
  2.5阻燃劑大小和加入量對氧指數(shù)的波動干擾
  阻燃劑是一種重要的添加劑,其添加量應(yīng)分析其樣品物理性能間的關(guān)聯(lián)性,需要優(yōu)化使用適當(dāng)?shù)淖枞紕?,確保其效用的大化。本文分析了不同阻燃劑添加量同氧指數(shù)關(guān)系。
  隨著不同阻燃劑量的逐漸增加,阻燃性能也逐漸增強,檢測到的氧指數(shù)平均值不斷增加,在添加量高于20%時,阻燃性能的增強效果較弱,因此阻燃劑的添加量應(yīng)控制在15%附近。如果添加的阻燃劑的添加成分具有相同的重量,粒徑有大、中、小3種類型,采用相同的氧指數(shù)儀FTA-Ⅱ,進(jìn)行了氧指數(shù)的測量分析。
  分析表3中的結(jié)果,將阻燃劑重量當(dāng)成橫坐標(biāo),氧指數(shù)當(dāng)成縱坐標(biāo),能夠獲取大、中、小三種類型粒徑的阻燃劑對氧指數(shù)、阻燃性能影響曲線,用圖5描述。
  相同阻燃劑顆粒大小不同,獲取的氧指數(shù)值也不同。如果基料和燃劑添加量一致,則隨著粒子大小的降低,獲取的氧指數(shù)大小逐漸增大。
  2.6不同試驗儀器對氧指數(shù)測定數(shù)據(jù)的干擾
  本文選擇國家認(rèn)可的相同廠商、相同型號以及批次的試驗儀器進(jìn)行驗證,驗證過程中依據(jù)國家規(guī)范要求控制樣品和試驗環(huán)境,確保試驗的不同外部條件統(tǒng)一,試驗結(jié)果用表4描述。
  不同試驗儀器間的檢驗結(jié)果一致,獲取的數(shù)據(jù)具有較高的真實性,基本不會干擾數(shù)據(jù)的測定結(jié)果,因而對數(shù)據(jù)的操作能夠避免檢驗儀器對數(shù)據(jù)的干擾。
  三、結(jié)論
  通過上述對阻燃樣品氧指數(shù)檢測和試驗分析可得:
 ?。?)檢測過程中的溫度、調(diào)控時間、不同樣品長度、阻燃劑大小和添加量對氧指數(shù)檢測結(jié)果具有顯著的影響作用,而點燃方式和實驗儀器種類對氧指數(shù)檢測結(jié)果的影響作用較??;
 ?。?)需要對阻燃材料的檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范,增強電氣消防安全,降低火災(zāi)發(fā)生和蔓延的概率。
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