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聚合物的可燃性

这篇文章的目的是帮助那些正在寻找聚合物的可燃性和燃烧行为的基本信息的聚合物和橡胶化合物。下面你会发现聚合物燃烧过程的一般重点,以及一些可以执行的火焰测试程序的基本概述。

火三角形

任何燃烧的发生都必须有三个主要的组成部分-这三个组成部分将形成如下所示的火焰三角形。可以通过拆卸下列任何一个部件来防止或扑灭火灾:

火三角形

氧气-是任何燃烧过程中最基本的组成部分,在着火和火焰燃烧时必须存在

燃料-任何火灾都必须有燃料来源。在许多情况下,燃料本身不会燃烧(例外-燃料是气体),但它会分解产生可燃挥发物,然后在最初导致燃料分解的热压力下燃烧。注意这一点很重要,因为一些材料可能会在一开始点燃,但随后形成一个“炭层”,它的作用是阻止进一步气体的形成和随后的燃烧。燃料来源有:

  • 可塑剂
  • 聚合物
  • 烃树脂
  • 油过程

着火源-点火源需要充分加热燃料,以产生挥发份,当燃料分解时释放,然后点燃这些挥发份。如果有气体存在,火源将直接作用于气体,引起点火。

塑料燃烧过程

在塑料中,材料对燃烧过程的响应取决于塑料的具体类型。例如,热塑性塑料在高温下点火前往往会软化和流动,而热固性材料不会软化,反而会发生表面碳化,有时会燃烧,烧焦的残留物要么脱落,要么留在原地形成绝缘层。燃烧过程通常是非常复杂的,但一般可分为以下六个独立的阶段:

主要热
点火源作用于加热大块塑料,导致温度上升到一定程度,这取决于点火源的具体产品和能量输出。
主要化学
塑料受热后开始降解,在点火源的影响下发生自由基的形成。
聚合物分解
在这一阶段,塑料开始迅速降解成一系列分子量较低的分解产物。典型的产品包括可燃液体和气体,烧焦的固体和可能的烟雾。
点火
在充足的氧气和火源的存在下,可燃气体会引燃并开始燃烧。如前所述,实际上燃烧的是可燃气体和液体,而不是散装材料本身。
燃烧
燃烧发生在大块塑料的表面或附近,通过燃烧气体,如果产生足够的能量,气体可以自给自足。
火焰传播
根据塑料材料的不同,燃烧阶段会产生可能蔓延的火焰,烧焦表层,还可能伴随着烟雾和/或有毒气体的排放

可燃性测试

极限氧指数(LOI)

这个测试指标是对支持塑料材料燃烧所必须存在的氧气百分比的测量。LOI值越高,材料的可燃性越低。因为空气中含有约。21%的氧气,任何LOI分数低于21的材料都支持露天燃烧。

LOI测试将一个像蜡烛一样的塑料材料样品放在一个垂直的玻璃柱中,缓慢的氧/氮混合流注入其中。然后引入火焰,样品被点燃,向下燃烧成未加热的材料。氧和氮的比率随测试记录的在玻璃环境中支持燃烧所需的氧的最小百分比浓度而变化。LOI测试的结果会根据所测试的聚合物的具体组成有很大的不同。此外,这个测试也不能告诉我们塑料在开放环境下燃烧会有什么反应,因为它是在封闭和受控的环境中燃烧的。

保险商实验室火焰等级(UL94)

UL测试已被广泛纳入许多国家和国际ISO标准。它是一种对材料在点燃后熄灭或蔓延火焰的倾向进行分类的方法。测试本身包括以各种方式对样品施加火焰,然后在火焰被移除后评估材料的反应。在UL分类方案中排名最高的材料将是那些缓慢燃烧或自燃和不滴落燃烧材料。

垂直燃烧试验(94V)

在本试验中,试样垂直放置,试样下端燃烧的材料作为试样上部区域对材料的预热。一旦将火焰喷到底部,材料将分为以下几类:

*注UL94V要求材料具有自熄性才能通过测试

水平燃烧试验(94HB)

94HB测试被认为是最容易通过的火焰等级测试,通常那些能够通过之前的垂直测试的材料也可以用于需要HB等级的应用。该测试包括将火焰施加到塑料材料水平样品棒的一端30秒,或直到火焰前端达到材料上指定的标记。在这种情况下,如果燃烧继续,材料燃烧到第二标记的时间是测量的。

如果达到第二个标记所花费的时间大于规定的最小值,或者在第二个标记之前燃烧停止,则该材料将被分类为94HB