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極限氧指數測試儀淺析氧指數測定實驗中那些細節會對結果產生影響?

發布時間: 2021-01-18  點擊次數: 42次
  極限氧指數測試儀淺析氧指數測定實驗中那些細節會對結果產生影響?
  氧指數是指在規定的試驗環境下,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。氧指數儀通常用於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。氧指數法應用在建築材料、消防安全等領域,是分析產品燃燒性能的可靠方法[1,2]。在氧指數檢測過程中,會受到環境、控製人員、製樣差異等因素的幹擾[3-5]。為了更加準確檢測材料的氧指數值,本文對測試過程中不同因素對氧指數的波動幹擾進行了分析,並提出了相應的建議。
  一、可燃材料燃燒氧指數檢測原理
  當前大量的高分子材料廣泛應用於建組、造船、汽車等領域,形成了較大的經濟和社會效益,然而因為材料自身的特征以及人為的盲目使用,使得材料燃燒產生火災和經濟損失,並且釋放出大量有毒煙氣,對人體和環境產生了較強的傷害和幹擾。氧指數儀實驗原理用圖1描述。
  實驗在氧、氮混合氣流中保持平衡燃燒所需的最低氧濃度,和氧氣所占的體積百分比描述氧指數,分析樣品的阻燃性能。氧指數法的原理是將一定尺寸的樣品通過試樣夾垂直放置於氮氣流中。點燃試樣的上部,分析燃燒狀態,統計燃燒時間,並同標準值進行對比,高於標準值則減少氧濃度,低於標準值則提高氧濃度,循環執行確保上下兩側逐漸趨於標準值。試驗分析儀器采用氧指數測定儀FTA-Ⅱ,主要包括燃燒筒、樣品夾、氣源、流量計和調控模塊組成。燃燒采用的氣源是工業級氣體,O2以及N2含量濃度都≥99.6%,計時器采用秒表。
  二、氧指數的波動因素分析
  1、不同溫度對氧指數測定數據的幹擾
  通常用於檢測的氧指數儀的實際應用環境溫度處於10~30℃範圍中,本文依據國家規範要求運行時,使用恒定溫度和時間的措施,目標是確保實際的檢驗環境穩定性,驗證結果用表1描述。
  分析表1中的數據可得,不同溫度環境下樣品的檢驗結果具有差異性,隨著試驗溫度的不斷增加,試驗獲取氧指數的平均值不斷降低,因而可得,隨著試驗環境溫度的不斷增加,獲取的氧指數值不斷降低。
  2、不同調控時間對氧指數測定數據的幹擾
  本文采用TDCPP阻燃聚氨酯泡沫樣本進行對比試驗,控製溫度在某一特定值,如果調整時間滿足預期要求則進行驗證。
  分析檢測數據可得,不同控製時間下樣品的檢測結果具有差異性,隨著檢測調控時間逐漸增加,試驗獲取的氧指數平均值不斷增加。
  2.3試樣點燃方式的波動幹擾
  按照國家規範對待樣品通過兩種點燃方式檢測氧指數,當活時間都為10s,不同點燃方式氧指數檢測結果用表2描述。
  2.4不同試樣長度對氧指數測定數據的波動幹擾
  國家規範要求中受檢產品的試樣長度是80~150mm,主要是為了確保同試驗儀器玻璃圓筒的長度統一,進而確保玻璃圓筒中混合氣體的氧濃度保持均衡。分析試驗數據可得,樣品的長度對氧指數檢測結果具有較大的影響,在國家規範要求區域中,隨著樣品長度的增加,檢測的氧指數值逐漸增大。
  2.5阻燃劑大小和加入量對氧指數的波動幹擾
  阻燃劑是一種重要的添加劑,其添加量應分析其樣品物理性能間的關聯性,需要優化使用適當的阻燃劑,確保其效用的最大化。本文分析了不同阻燃劑添加量同氧指數關係。
  隨著不同阻燃劑量的逐漸增加,阻燃性能也逐漸增強,檢測到的氧指數平均值不斷增加,在添加量高於20%時,阻燃性能的增強效果較弱,因此阻燃劑的添加量應控製在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,采用相同的氧指數儀FTA-Ⅱ,進行了氧指數的測量分析。
  分析表3中的結果,將阻燃劑重量當成橫坐標,氧指數當成縱坐標,能夠獲取大、中、小三種類型粒徑的阻燃劑對氧指數、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,獲取的氧指數大小逐漸增大。
  2.6不同試驗儀器對氧指數測定數據的幹擾
  本文選擇國家認可的相同廠商、相同型號以及批次的試驗儀器進行驗證,驗證過程中依據國家規範要求控製樣品和試驗環境,確保試驗的不同外部條件統一,試驗結果用表4描述。
  不同試驗儀器間的檢驗結果一致,獲取的數據具有較高的真實性,基本不會幹擾數據的測定結果,因而對數據的操作能夠避免檢驗儀器對數據的幹擾。
  三、結論
  通過上述對阻燃樣品氧指數檢測和試驗分析可得:
  (1)檢測過程中的溫度、調控時間、不同樣品長度、阻燃劑大小和添加量對氧指數檢測結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檢測結果的影響作用較小;
  (2)需要對阻燃材料的檢驗標準進行嚴格的規範,增強電氣消防安全,降低火災發生和蔓延的概率。
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