UL94塑料阻燃性能测试方法ppt课件.ppt

,第3章 阻燃性能测试方法,3.1 阻燃性能分类3.2 测试标准及法规3.3 点燃性及自熄性测试3.4 火焰传播性能及测试3.5 热释放速率及测试3.6 火焰穿透性及测试3.7 烟密度及测试3.8 毒及腐蚀性气体测试,进行阻燃性能测试的原因?,满足规则制定的要求 确定产品在火灾中的表现,如何选择测试方法?,产品和它的最终用途 产品表现要求 规则要求,第3章 阻燃性能测试方法,火灾性能 在许多方面，火灾是一系列事件的结果，在许多方面，火灾是一系列事件的结果.点燃-在什么样的条件下材料会被点燃?点燃源是什么?香烟,火柴,大的开放性燃烧?火灾传播-火灾如何在聚合物材料上传播?水平，从上向下，从下向上?热释放速率Heat release rate(HRR)-多少热量释放？以多快的速率？?,3.1 阻燃性能分类,火焰穿透能力-火焰以什么样的速度穿透一堵墙，门，天花板或者其他障碍物。熄灭的难易?烟释放-Smoke release(SEA,Smoke Extinction Area)-烟气释放数量?释放速率?毒气释放-毒气释放的速度和潜在有害物质的种类？它们有刺激性吗？它们有腐蚀性吗?,3.1 阻燃性能分类,发布组织：国际、地区、国家、部颁、企业等 应用领域：建材、电子电器、纺织、交通、煤矿等 材料种类：塑料、泡沫塑料、薄膜、织物、涂料等 试验规模：小型、中型、大型 燃烧性能：点燃、传播、自熄、释放量、毒腐蚀性,3.2 测试标准及法规,阻燃测试标准领域，三个最重要国际机构：International Organization for Standardization(ISO）International Electrotechnical（电工）Commission(IEC)International Maritime（海事）Organization(IMO)American Society for Testing and Materials ASTMNational Fire Protection Association-NFPA National Institute of Standards and Technology-NIST,3.2 测试标准及法规,表3-1 建筑材料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-2 电子电器领域材料或产品燃烧能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-3 电子电器领域材料或产品燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-4 塑料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-5 织物燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,表3-6 防火涂料燃烧性能测试标准,3.2 测试标准及法规,3.2 测试标准及法规,建筑内部装修设计防火规范 GB 50222-95 装修材料分类 顶棚装修材料 墙面装修材料 地面装修材料 隔断装修材料 固定家具 装饰织物（窗帘、帷幕、床罩、家具包布等）其他装饰材料（楼梯扶手、挂镜线、踢脚板、窗帘盒、暖气罩等）,3.2 测试标准及法规,表3-7 装修材料燃烧性能等级 GB 8624-97,3.2 测试标准及法规,表3-8 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,表3-9 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,表3-10 装修材料燃烧性能分级测试方法,3.2 测试标准及法规,（1）塑料点着温度的测定,GB 4610-84塑料燃烧性能试验方法-点着温度的测定,3.3 点燃性及自熄性测试,定义：在规定的试验条件下，从材料中分解放出的可燃 气体，经外火焰点燃并燃烧一定时间的最低温度。试样制备：粒度0.5-1.0mm 试验设备：150-450任何点恒定（2）点火器（喷嘴内径0.8mm，火焰高度10-15mm）试验步骤：设定温度，装样（1g）、盖盖子并启动秒表，点火器火焰位于盖口2 mm上方晃动。,3.3 点燃性及自熄性测试,判据：盖口上5 min内出现连续5s以上的火焰的最低温度（并将其修约到10的倍数），即为材料的点着温度试验报告：材料的鉴别特征（名称、牌号、批号、生产厂等）；试样的制备及试样重量；试验中观察到的现象（烟气、溢出、火焰颜色等)；试验结果；试验日期及试验人员。,3.3 点燃性及自熄性测试,（2）极限氧指数的测定,GB/T 2406-93 塑料燃烧性能试验方法氧指数法ASTM D 2863-91 PlasticsDetermination of flammability by oxygen index,3.3 点燃性及自熄性测试,自支撑塑料试样：（70-150mm）6.5mm3mm；判据：3min，5cm,3.3 点燃性及自熄性测试,纺织织物试样：150mm50mm；判据：2min，4cm,3.3 点燃性及自熄性测试,极限氧指数的定义：在规定的试验条件下，在氧、氮混合气流中，测定刚好维持试样燃烧规定时间或距离所需的最小的氧浓度，称为极限氧指数（LOI/%）。阻燃配方的初选；阻燃协同效应研究；阻燃机理的研究等。目前氧指数法不仅限于塑料(包括薄膜和泡沫塑料)，而且在纤维织物、橡胶等方面都已经得到广泛的应用。,3.3 点燃性及自熄性测试,LOI测试方法提要：将试样垂直固定在燃烧筒中，使氧、氮混合气流由下向上流过，点燃试样顶端，同时记时和观察试样燃烧长度，与所规定的判据相比较。在不同的氧浓度中试验一组试样，测定塑料刚好维持平稳燃烧时的最低氧浓度，用混合气中氧含量的体积百分数表示。,3.3 点燃性及自熄性测试,塑料样品尺寸 表2-11 LOI 试样尺寸,3.3 点燃性及自熄性测试,调节混合气体：确定O2、N2浓度；流速4010mm/s.点火源：丙烷、丁烷、石油液化气、煤气、天然气等可燃气体（火焰长度164mm）。点火：A法顶端点燃法；B法扩散点燃法。火焰作用时间最长为30s.,3.3 点燃性及自熄性测试,方法A 顶端点燃法,使火焰的最低可见部分接触试样顶端并覆盖整个顶表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。在确认试样顶端全部着火后，立即移去点火器，开始记时或观察试样烧掉的长度。点燃试样时，火焰作用的时间最长为30s，若在30s内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30s内点燃为止。,方法B 扩散点燃法,充分降低和移动点火器，使火焰可见部分施加于试样顶表面，同时施加于垂直侧表面约6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s，每隔5s左有稍移开点火器观察试洋，直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移去点火器，开始计时或观察试样燃烧长度。若30s内不能点燃试样，则增大氧浓度，再次点燃，直至30s内点燃为止。方法B也适用于I、型试样，标线应划在距点燃端10mm和60mm处。,判据：表2-12 GB/T 2406-93确定LOI判据,注意：结构、温度、湿度、气体速度等的影响 记录LOI及燃烧特性，例如：熔滴、烟灰、结炭、膨胀、灼烧及余辉等现象。,3.3 点燃性及自熄性测试,影响氧指数的因素：聚合物结构对LOI的影响 1974年，DWVan Krevelen等首先提出了聚合物LOI、炭化倾向与聚合物结构之间的三个经验公式：式一：LOI=8000/hf 0.184M/10(O2)式中：hf 比燃烧热，即Hf/M（Hf为摩尔燃烧热，M为聚合物结构单元的分子量）(O2)-聚合物的结构单元完全燃烧所需氧分子的摩尔数,3.3 点燃性及自熄性测试,式二：LOI 0.60 0.425CP(当CP1)式中：CP-组成参数，CP=H/C 0.65(F/C)1/3 1.1(Cl/C)1/3当CP1 时：LOI 0.175,3.3 点燃性及自熄性测试,For Example:Polycarbonate,C16H14O3,H/C=0.875,CP=0.875，M=254.3(O2)=18，C16H14O3+18O2=16CO2+7H2O,按LOI=8000/hf 0.184M/10(O2)=0.184254.3/1018=0.26按LOI 0.60 0.425CP 0.60 0.4250.875 0.23文献中PC的LOI试验值在0.25-0.28之间，最常见的是0.27。,3.3 点燃性及自熄性测试,温度对LOI的影响 温度指数TI(Temperature Index)在LOI随温度升高而下降的关系曲线上，被测试材料的LOI下降到21%或20.8%（正常大气中氧的浓度）所对应的环境温度，定义为温度指数。TI的重要含义 TI表明了温度对材料自熄性难易的影响。材料之间相互比较时，TI越高表明材料抵抗环境温度升高导致起火的自熄能力越强。,3.3 点燃性及自熄性测试,温度指数的定义,3.3 点燃性及自熄性测试,表2-13 PVC氧指数及温度指数数据,湿度对LOI的影响 气流速度的影响,*是由曲线拟合外推得到的结果,3.3 点燃性及自熄性测试,（3）UL 94塑料材料可燃性测试（ANSI/UL 94 Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances）Underwriters Laboratories Inc.(UL)founded in 1894,is an independent,notfor-profit organization that offers product safety certification programs to determine that products meet nationally recognized safety standards.UL is the leader in third-party product certifications in the U.S.and the largest in North America.UL also offers quality assessment services for facility registration.UL serves more than 40,000 client companies globally.The UL Mark the American Mark of Safety is the most accepted,trusted and recognized safety certification mark in the United States.（ANSI=American National Standards Institute）,3.3 点燃性及自熄性测试,3 inch=76.2mm5 inch=127mm,3.3 点燃性及自熄性测试,分级：-火源撤离后2s内熄灭-燃烧距离100mm-燃烧距离100mm 报告燃烧速度（mm/min）,塑料燃烧性能实验方法 水平燃烧法 GB 2408-80,3.3 点燃性及自熄性测试,水平燃烧测试，材料分级94HB（Horizontal Burning Test for Classifying Materials 94HB）试样（一组3个）Test Specimens(a set of 3 specimens)127mm length,12.7mm width,maximum thickness 12.7mm,minimum thickness 3.18mm 0.13mm.判据（Test Criteria）A burning rate 38.1mm/min(over a 76.2 mm span for specimens having a thickness of 3.05-12.7mm)or A burning rate 76.2mm/min(over a 76.2 mm span for specimens having a thickness less than 3.05mm,or Cease to burn before the 102mm reference mark.,3.3 点燃性及自熄性测试,Thin Material Vertical Burning Test：VTM-0,VTM-1,or VTM-2 Vertical Burning Test for Classifying Materials 94-5VA or 94-5VB,3.3 点燃性及自熄性测试,UL-94垂直燃烧（Vertical Burning Test for Classifying Materials 94V-0,94V-1,94V-2）UL-94垂直燃烧实验是国际上广泛采用的美国保险业实验室塑料燃烧性能实验方法之一。可以给出试样在测试条件下点燃、熔滴及自熄的性能。标准试样尺寸：3.2mm（或2.4mm，或1.6mm，或0.8mm）12.7mm127mm。每组试样5个，每个试样被分别点燃两次，每次点火10s。撤去点火源后，记录有焰、无焰燃烧时间及有否有焰熔滴产生。,3.3 点燃性及自熄性测试,UL-94垂直燃烧分级（GB 4609-84）,3.3 点燃性及自熄性测试,（1）饰面型防火涂料防火性能分级及试验方法 隧道燃烧法 GB/T 15442.3-1995,3.4 火焰传播性能及测试,试样：基材为一级五层胶合板，600mm90mm5mm 涂料湿涂覆比 500g/m2石棉标准板(a)：600mm90mm（68）mm，FSR=0橡树木标准板(r)：600mm90mm（8 10）mm，FSR=100测试：校准，获得校正常数 K=100（Lr-La）测试试件(s)4min，测定试件的火焰传播距离（cm）计算：FSR=K（Ls-La）一级饰面型防火涂料：FSR 25 二级饰面型防火涂料：FSR 75,3.4 火焰传播性能及测试,（2）隧道法(ASTM E84建筑材料表面燃烧特性标准测试方法),隧道炉：610mm305mm7620mm；试样：7320mm514mm测试10min；火焰传播指数FSI、烟传播指数SSI,3.4 火焰传播性能及测试,ASTM E-84 是测量建筑材料火焰传播速率及烟密度的相对试验方法。属于中型试验方法，已广泛被建筑法规所采纳，作为规范内装饰材料的标准。类似的标准有：NFPA 255、UL 723、GB/T 15442.3-1995。装置：610mm305mm7620mm试验箱（隧道炉），一端装有点火源（2个天然气喷灯88kW），另一端装有测烟的光电系统。试样：长7320mm，宽514mm.，置于试验箱顶部。测试进行10min，测试试样火焰传播指数FSI及烟传播指数SSI。测试结果与红橡木（火焰传播指数100）比较，FSI=25，SSI=50的结果表示为25/50级或A级。,3.4 火焰传播性能及测试,2.5 热释放速率及测试,Much recent fire test work has focused on heat release rate apparatus.Rate of heat release determines the size of a fire.Heat release rate data are key to computer fire models.The first practical heat release rate apparatus was developed by Professor Edwin Smith at Ohio State University.ASTM E-1354:A more sophisticated apparatus-the cone calorimeter was subsequently developed at NIST.A key feature of the NIST work is the recognition that for most materials the amount of heat released per unit of oxygen consumed is nearly a constant.,用氧消耗量热仪测试材料、产品热及烟释放的标准试验方法 ASTM E-1354,3.5 热释放速率及测试,3.5 热释放速率及测试,氧消耗原理：对大多数聚合物材料，燃烧时消耗单位 质量氧气时的燃烧为13.l土4kJ。只要精确测定材料在燃烧时的耗氧量，即可获得准确的热释放速率。热辐射功率范围：10-110 kWm2样品尺寸：100100mm，厚度不大于50mm,3.5 热释放速率及测试,表2-14 一些聚合物的燃烧热,3.5 热释放速率及测试,锥型量热仪（CONE）热释放速率（HRR）总热释放（THR）有效燃烧热（EHC）点燃时间（TTI）比消光面积（SEA）烟比率（SR）有毒气体释放（CO）质量损失速率（MLR）,3.5 热释放速率及测试,比消光面积 SEA（m2/kg）样品单位质量的挥发产物释放的烟量。烟比率 SR（m-1）是CONE测得的消光系数。烟产生速率 SPR（m2/s）比消光面积与质量损失速率的乘积。烟灰产率 SY（kg/kg）单位样品裂解的质量所产生的烟灰质量。CO、CO2的生成量（kg/kg）单位样品损失的质量所产生CO、CO2的量。质量损失速率 MLR（g/s,%/min）材料在燃烧时质量损失的变化率。,3.5 热释放速率及测试,3.5 热释放速率及测试,3.5 热释放速率及测试,3.5 热释放速率及测试,3.7 烟密度及测试,NBS烟箱测试(NBS Smoke Chamber Test，ASTM E662 Test Method for Specific Optical Density of Smoke Generated by Solid Materials)NBS烟箱目前最广泛应用于燃烧材料烟气释放量的实验室设备。可以测量样品在燃烧或辐射状态下的烟气释放量。通过测定特定通过烟气的光的强度来测定烟气密度。在屋子运输、铁路、军事设施上必须使用。,塑料燃烧性能实验方法烟密度法 GB 8323-87,3.7 烟密度及测试,烟密度箱结构示意图1-试验箱；2-箱门；3-试样调节杆；4-排烟开关；5-控制柜；6-下光窗；7-定位杆；8-排烟口；9-进风口；10-光电器件暗盒,3.7 烟密度及测试,烟密度箱内支架示意图1-辐射炉；2-炉支架；3-试样表面；4-试样盒；5-支架；6-燃烧器,3.7 烟密度及测试,原理：利用光束通过烟层光强衰减的规律样品：75mm75mm1mm测试：20min，无焰燃烧或有焰燃烧，获得烟密度曲线 DS=G log10(100/T)+F G=V/AL=132,V 烟箱体积(m3)A 样品面积(m2)L 通过烟层的光程(m)T 透光率 F 校正因子,3.7 烟密度及测试,Dm=132log 100/Tmin,3.7 烟密度及测试,平均产烟速率 R=Dm/tDmtDm 达到最大烟密度所需时间。,GA 132 Toxicity testing of fire effluents from smoke of building materials Class A/Classification criteria:LC0*25mg/l Test apparatus(DIN 53436,JAS A 1321)Criteria and methodology(ISO TR 9122-2)Exposure Time for rats tested:30min Observation period:3 days,*LC0 Lethal Concentration that kills 0%of exposed rats in the given time,3.8 毒及腐蚀性气体测试,试样：L400 mm，并按设计的烟气浓度计算 试件质量，35件试验装置：制烟装置同DIN53436，小鼠染毒转笼及染毒箱同JIS A1321，试验及评价方法同ISO TR9122-2试验时间：染毒30min，染毒后观测期3天A级复合（夹芯）材料的判定：全不致死浓度LC025mg/l,3.8 毒及腐蚀性气体测试,建筑材料火测试标准方法 ASTM E-119,3.6 火焰穿透性及测试,试样：6.1m6.1m(12.7mm+12.7mm)，表面涂有防火 涂料，装在钢质试样架上，垂直固定在燃烧炉 中，涂有防火涂料的一面朝里。,3.6 火焰穿透性及测试,3.6 火焰穿透性及测试,3.6 火焰穿透性及测试,3.6 火焰穿透性及测试,测试进行1h，样品背面5个热电偶平均温升121（250）,3.6 火焰穿透性及测试,（2）GB/T 15442.2-1995 饰面型防火涂料防火性能分级及 试验方法 大板燃烧法,3.6 火焰穿透性及测试,试样：基材为一级五层胶合板 900mm900mm5mm 涂料湿涂覆比 500g/m2测试：耐火时间（按时间-温度曲线调节火焰温度）,3.6 火焰穿透性及测试,耐火时间：在规定的基材和特定燃烧条件下，试件背 火面温度达到220或试板出现穿透所需 时间（min）判据：实测耐火时间 规定“耐火时间”一级饰面型防火涂料：耐火时间 20 min二级饰面型防火涂料：耐火时间 10 min,3.6 火焰穿透性及测试,黄铜燃烧杯外径 24 mm壁厚 1mm高 17mm容积约 6ml,饰面型防火涂料防火性能分级及试验方法 小室法GB/T15442.4-1995,3.6 火焰穿透性及测试,试样：基材为一级华木或一级松木五层胶合板 300mm150mm5mm 涂料湿涂覆比 250g/m2测试：5ml化学级无水乙醇，杯沿距试件25mm 点火、关门，火焰自熄为止结果：质量损失（称重，0.1g）炭化体积（量基材炭化长、宽、深度，cm3）一级：质量损失 5，炭化体积 15 二级：质量损失 25，炭化体积 75,3.6 火焰穿透性及测试,饰面型防火涂料防火性能级别与指标（GB 15442.1-1995）,耐燃时间：规定基材及燃烧条件下，试板背面温度达到220 或穿透所需的 时间（min）。火焰传播比值：当石棉板的火焰传播比值为“0”，橡树木板的火焰传播比值为“100”时，试板具有的表面火焰传播特性数据。质量损失：规定的涂覆比值及燃烧条件下，试件燃烧前后质量差（g）。炭化体积：规定的涂覆比值及燃烧条件下，基材炭化的最大长、宽、深度的 乘积（cm3）。,3.6 火焰穿透性及测试,