燃燒筒溫度對塑料氧指數(shù)的影響

龔嘉偉 陳宏業(yè) 何家威

（廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東 廣州 511400）

GB/T2406.2-2009中氧指數(shù)的定義為：通入23±2℃的氧、氮混合氣體時(shí)，剛好維持材料燃燒的最小氧濃度，以體積分?jǐn)?shù)表示［1］。該方法可以判定材料在空氣中與火焰接觸時(shí)燃燒的難易程度。

氧指數(shù)的影響因素有很多，包括環(huán)境的溫濕度、試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)、試樣的密度等，但相對于上述的影響因素，燃燒筒溫度是一個(gè)相對容易忽略的因素。文章通過用高低溫試驗(yàn)箱調(diào)節(jié)燃燒筒溫度，然后用處理過的燃燒筒進(jìn)行試驗(yàn)，并選用了在建材氧指數(shù)檢測中較常遇到的五種塑料進(jìn)行試驗(yàn)，從而分析燃燒筒溫度對著五種塑料氧指數(shù)的影響并在這五種塑料中做一個(gè)橫向?qū)Ρ取?/p>

1 試驗(yàn)過程

1.1 樣品

表2-1 樣品信息

1.2 儀器設(shè)備

表2-2 儀器設(shè)備

1.3 試驗(yàn)步驟

1）樣品處理：溫度為23℃～24℃，相對濕度為40%～52%的環(huán)境條件下狀態(tài)調(diào)節(jié)96h。2）用高低溫箱將燃燒筒的溫度分別調(diào)節(jié)至為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。3）在相同的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，將HYPVC填料平片、橡塑、聚氨酯泡沫、PC片材、PVC電工套管片材5種材料分別采用步驟（1）中不同溫度的燃燒筒，按頂面點(diǎn)燃法進(jìn)行氧指數(shù)測試，記錄氧指數(shù)結(jié)果，結(jié)果采用簡捷方法［1］計(jì)算。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖3-1 燃燒筒溫度-五種塑料氧指數(shù)關(guān)系圖

1）HYPVC填料平片。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，HYPVC填料平片的氧指數(shù)呈下降趨勢。由25℃時(shí)的36.6%降至50℃時(shí)的36.0%，氧指數(shù)降低了0.6%。

2）橡塑。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，橡塑的氧指數(shù)呈下降趨勢。由25℃時(shí)的37.8%降至50℃時(shí)的36.8%，氧指數(shù)降低了1.0%。

3）聚氨酯泡沫。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，聚氨酯泡沫的氧指數(shù)呈下降趨勢。由25℃時(shí)的23.4%降至50℃時(shí)的22.8%，氧指數(shù)降低了0.6%。）

4） PC片材。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，PC片材的氧指數(shù)呈下降趨勢。由25℃時(shí)的30.2%降至50℃時(shí)的29.6%，氧指數(shù)降低了0.6%。

5）PVC電工套管片材。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，PVC電工套管片材的氧指數(shù)呈下降趨勢。由25℃時(shí)的46.0%降至50℃時(shí)的44.4%，氧指數(shù)降低了1.6%。

6）結(jié)果分析。首先，在五種塑料試驗(yàn)中，氧指數(shù)均有隨著燃燒筒溫度上升而下降的現(xiàn)象。原因在于物質(zhì)的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)過程，無論該固體是先升華成可燃性氣體燃燒還是固體表面直接與氧氣反應(yīng)發(fā)生燃燒行為，都會(huì)受到分子運(yùn)動(dòng)快慢的影響，而溫度的升高會(huì)使得分子運(yùn)動(dòng)加快，一方面能夠加快氣流的運(yùn)動(dòng)，使得從燃燒筒底部上升的氧氣氮?dú)饣旌蠚饬髦蟹肿舆\(yùn)動(dòng)加快，增加氧氣與可燃成分的有效碰撞次數(shù)；另一方面溫度升高能使得材料本身軟化速度加快，更易點(diǎn)燃，使得氧指數(shù)下降［2］。

其次，試驗(yàn)所用的五種塑料試驗(yàn)，氧指數(shù)受燃燒筒溫度影響的程度不一樣，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，受影響程度大致為：PVC電工套管片材＞橡塑＞聚氨酯泡沫≈HYPVC填料平片≈PC 片材。其中聚氨酯泡沫、HYPVC填料平片與PC片材受溫度影響程度接近，由圖3-1可見氧指數(shù)隨溫度上升均下降0.6%，但實(shí)際中結(jié)果可能有所差異，由于采取了0.2%的試驗(yàn)步長，加之選用了簡捷法計(jì)算，因此數(shù)據(jù)會(huì)因?yàn)檫x擇的步長和計(jì)算方式的原因而出現(xiàn)與真值存在一定誤差的現(xiàn)象。而PVC電工套管和橡塑相對于另外的幾種材料，更容易受到燃燒筒溫度的影響。

最后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的折線圖，發(fā)現(xiàn)在某些溫度點(diǎn)升高后氧指數(shù)維持不變的現(xiàn)象，這是因?yàn)椴捎昧?.2%的試驗(yàn)步長，跨度較小，加之選用了簡捷法計(jì)算，存在一定誤差，故而得到個(gè)別數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)溫度升高后氧指數(shù)維持不變的現(xiàn)象，但由關(guān)系圖看，總體而言這五種材料的氧指數(shù)隨燃燒筒溫度升高而下降的趨勢明顯。

3 結(jié)語

在氧指數(shù)測試過程中，燃燒筒的溫度會(huì)對氧指數(shù)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，本文研究所用的五種塑料的氧指數(shù)隨著燃燒筒溫度的升高而下降。為了減少燃燒筒溫度的影響，建議在試驗(yàn)過程中準(zhǔn)備多個(gè)燃燒筒進(jìn)行輪換。