一种表征材料燃烧性能的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种表征材料燃烧性能的方法及装置，方法为：将试样竖直置于氮氧混合气体中，对试样的底端进行点火，不断调整氮氧混合气体中氧气的浓度，测试试样在氮氧混合气体中刚好维持燃烧时的氮氧混合气体中的氧的体积分数浓度，也就是维持稳定燃烧所需的最低氧的体积分数浓度，即获得该试样的极限氧指数；在极限氧指数的气体氛围下，记录试样垂直燃烧时的熔融滴落状况，即获得该试样的阻燃等级；装置包括透明燃烧筒、支杆、试样夹、底座和氮氧混合气体通道。本发明专利技术的方法可以弥补现有垂直燃烧法和氧指数法在表征材料燃烧性能上的不足，使氧指数与垂直燃烧性能具有关联性，本发明专利技术的装置结构简单，操作简便。操作简便。操作简便。

【技术实现步骤摘要】
一种表征材料燃烧性能的方法及装置


[0001]本专利技术属于材料测试及其装置
，涉及一种表征材料燃烧性能的方法及装置。

技术介绍

[0002]材料燃烧的性质的表征至关重要，目前主要的测试方法为直燃烧法和氧指数法。
[0003]国家标准GB/T2406.2
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2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》、GB/T5454
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1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T10707
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2008《橡胶燃烧性能的测定氧指数法》和GB/T8924
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2005《纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法》的测试原理是：指定尺寸的试样垂直支撑在一个规定尺寸的透明燃烧筒内，其内有一定浓度自下向上按规定流速流动的氧和氮的混合气体，用点火器点燃试样上端，通过“升
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降法”原理，逐步找到试样燃烧所需最低氧浓度。由于空气中的体积氧浓度约为21％，因此，通常认为极限氧指数为22％时，该物质可以在空气中燃烧，氧指数小于22％为易燃材料，其值位于22％～27％的为可燃材料，大于27％为难燃材料。
[0004]国家标准GB/T2048
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2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》的测试原理是：指定尺寸的试样垂直悬挂在夹具上，在空气中，使用本生灯将试样从下端点火10s，随后撤离火焰，记录试样的燃烧时间与滴落状况，随后重复上述点燃过程，记录第二次点燃后的燃烧时间和滴落状况，然后根据规定的判定标准得出材料的垂直燃烧等级。
[0005]然而，材料燃烧的性质是多样的，各种表征手段都只能表征其一个方面，垂直燃烧法和氧指数法虽然是最常用的两种燃烧性能的测试方法，但是二者数据之间缺乏关联性，即某一燃烧性能表现优异的材料其另一测试方法下的数据可能表现不佳，如何将两种测试方法取得关联是材料燃烧性能测试领域的发展方向。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种表征材料燃烧性能的方法及装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种表征材料燃烧性能的方法，将试样竖直置于氮氧混合气体中，对试样的底端进行点火，不断调整氮氧混合气体中氧气的浓度，测试试样在氮氧混合气体中刚好维持燃烧时的氮氧混合气体中的氧的体积分数浓度，即获得该试样的极限氧指数；
[0009]在极限氧指数的气体氛围下，记录试样垂直燃烧时的熔融滴落状况，即获得该试样的阻燃等级。
[0010]作为优选的技术方案：
[0011]如上所述的一种表征材料燃烧性能的方法，氮氧混合气体的流量为5～15L/min，如此设计的目的是与国家现行标准的要求一致。
[0012]如上所述的一种表征材料燃烧性能的方法，维持燃烧是指在30s内能够被点燃，且
被点燃后180s时恰好熄灭。
[0013]如上所述的一种表征材料燃烧性能的方法，试样垂直燃烧时的熔融滴落状况与阻燃等级的对应关系为：不熔融滴落，V0等级；有熔融滴落，且熔融物不带焰，V1等级；有熔融滴落，且熔融物带焰，V2等级。
[0014]如上所述的一种表征材料燃烧性能的方法，试样的材料为纸塑复合材料、木塑复合材料、塑料、橡胶或纤维；试样的尺寸大小同国家标准GB/T2406.2
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2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》或国家标准GB/T 5454
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1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》中规定的尺寸大小。
[0015]本专利技术还提供了一种表征材料燃烧性能的装置，包括透明燃烧筒、支杆、试样夹、底座和氮氧混合气体通道；
[0016]透明燃烧筒的顶端与透明燃烧筒的本体可拆卸地连接，支杆自透明燃烧筒的顶端穿入透明燃烧筒内，支杆的底端与试样夹连接；
[0017]透明燃烧筒的底端插入底座内；氮氧混合气体通道与透明燃烧筒相通。
[0018]作为优选的技术方案：
[0019]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，支杆与透明燃烧筒的顶端可升降地连接。
[0020]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，支杆与透明燃烧筒的顶端螺纹连接，支杆上设有螺纹，透明燃烧筒的顶端设有与螺纹配合的螺纹孔。
[0021]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，试样夹为U型框架或机械式夹扣。
[0022]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，还包括金属网和扩散器环；透明燃烧筒的底端由固定在底座内上下布置的金属网和扩散器环封端。
[0023]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，氮氧混合气体通道由气体混合室、氧气管道、氮气管道和出气管构成；气体混合室的入口同时与氧气管道与氮气管道连接，氧气管道与氮气管道上各安装一分压阀，通过分压阀控制氧气管道与氮气管道内气体分压，氧气管道内的分压与氮气管道内的分压均在0～0.3MPa，混合室内氧气或氮气的相对浓度在0％～100％之间；气体混合室的出口处安装有氧气浓度传感器，且与出气管的入口连接；出气管的出口穿过底座与扩散器环连接；出气管上安装有流量表。
[0024]如上所述的一种表征材料燃烧性能的装置，还包括可燃性气体管道；可燃性气体管道依次穿过底座、扩散器环和金属网穿入透明燃烧筒的内部；可燃性气体管道上安装一分压阀；可燃性气体管道的顶端安装有自动点火装置；可燃性气体管道的顶端与试样的底端的距离为1.5～2.5cm，如此设计的目的是与国家现行标准的要求一致。
[0025]本专利技术的表征材料燃烧性能的装置的使用过程为：首先将样品夹持于支杆底端的试样夹，再将透明燃烧筒的底端插入底座内，接着调整支杆高度，使样品底部达到可燃性气体管道上方1.5～2.5cm处；随后点燃可燃性气体，调节火焰高度为2cm(与现有国家标准一致)，用该火焰持续点燃夹持的样品时间30s，随后熄灭火焰，观察样品燃烧状况；若样品在30s内没有被点燃，或者样品被点燃后180s内熄灭，则提高流入燃烧室内氮氧混合气体的浓度，反之则降低燃烧室内氮氧混合气体的浓度，直至测得样品恰好180s熄灭时所需的氧气浓度，同时记录样品垂直燃烧时的熔融滴落状况。
[0026]本专利技术的原理如下：
[0027]现有的材料燃烧测试尤其是垂直燃烧测试与国际通行的极限氧指数测试方法有很大不同，即样品的夹持方式和点燃方式不同，垂直燃烧测试时夹持样品的上端，从样品的下端点火，而极限氧指数测试时夹持样品的下端，从样品的上端点火，因此常常出现垂直燃烧与极限氧指数结果相矛盾的试验结果，例如一些材料的极限氧指数很高，但垂直燃烧的级别反而较低。本专利技术在测试维持样品带焰燃烧的最低氧气浓度(氧指数)时采用与垂直燃烧同样的样品夹持方式和点燃方式，从而实现了氧指数和垂直燃烧测试结果的良好关联性，进而能够更准确地反应材料的燃烧性质。此外，现有技术的垂直燃烧测试都是在大气环境中测试的，即氧气浓度约为21％，无法保证材料必然处于带焰燃烧的状态，本专利技术的垂直燃烧测试是在测完极限氧指数后测试的，氧气浓度为极限氧指数，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征材料燃烧性能的方法，其特征在于，将试样竖直置于氮氧混合气体中，对试样的底端进行点火，不断调整氮氧混合气体中氧气的浓度，测试试样在氮氧混合气体中刚好维持燃烧时的氮氧混合气体中的氧的体积分数浓度，即获得该试样的极限氧指数；在极限氧指数的气体氛围下，记录试样垂直燃烧时的熔融滴落状况，即获得该试样的阻燃等级。2.根据权利要求1所述的一种表征材料燃烧性能的方法，其特征在于，氮氧混合气体的流量为5～15L/min。3.根据权利要求1所述的一种表征材料燃烧性能的方法，其特征在于，维持燃烧是指在30s内能够被点燃，且被点燃后180s时恰好熄灭。4.根据权利要求1所述的一种表征材料燃烧性能的方法，其特征在于，试样垂直燃烧时的熔融滴落状况与阻燃等级的对应关系为：不熔融滴落，V0等级；有熔融滴落，且熔融物不带焰，V1等级；有熔融滴落，且熔融物带焰，V2等级。5.根据权利要求1所述的一种表征材料燃烧性能的方法，其特征在于，试样的材料为纸塑复合材料、木塑复合材料、塑料、橡胶或纤维；试样的尺寸大小同国家标准GB/T2406.2
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2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》或国家标准GB/T 5454
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1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》中规定的尺寸大小。6.一种表征材料燃烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭治汉，郭承鑫，义芝兴，彭治权，彭志宏，何小春，
申请(专利权)人：上海力道新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：