氧指數(shù)是評(píng)定塑料燃燒性能的重要指標(biāo)，用氧指數(shù)來表征塑料的燃燒特性，能用數(shù)字具體表示，具有分辨率高、重復(fù)性好、測(cè)試方便等特點(diǎn)，因此氧指數(shù)法廣泛運(yùn)用于建筑材料、消防安全、電器生產(chǎn)等行業(yè)，成為評(píng)價(jià)燃燒性能的一種有效方法。氧指數(shù)法不僅可作為塑料燃燒性的測(cè)試手段，而且可作為一種研究材料性能的工具。但是在實(shí)際使用氧指數(shù)測(cè)定儀測(cè)定材料的氧指數(shù)時(shí)，其結(jié)果的準(zhǔn)確性受很多因素影響。本文以使用JF-3氧指數(shù)測(cè)定儀為例分析了氧指數(shù)檢測(cè)中的主要影響因素，如對(duì)氧分析儀器的校準(zhǔn)、通風(fēng)櫥的使用、燃燒殘余物的清理等。

•  氧指數(shù)的定義和測(cè)試原理

       氧指數(shù)（OI）是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，評(píng)價(jià)材料燃燒性能的一種方法。試樣在氧、氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒（即進(jìn)行有焰燃燒）所需的最DI氧氣濃度，以氧氣所占的體積百分?jǐn)?shù)的數(shù)值表示。不同物體燃燒時(shí)所需要的氧氣量不同，通常認(rèn)為OI<27的屬易燃材料,27≤OI<32 的屬可燃材料, OI≥32的屬難燃材料。

       氧指數(shù)法的方法、原理，就是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直夾持于透明燃燒筒內(nèi)，其中有按一定比例混合的向上流動(dòng)的氧、氮?dú)饬鳎c(diǎn)燃試樣的上端，觀察隨后的燃燒現(xiàn)象，記錄持續(xù)燃燒時(shí)間或燃燒過的距離，并與規(guī)定值比較，超過規(guī)定值就降低氧濃度，不足就增加氧濃度，如此反復(fù)操作，從上下兩端逐漸接近規(guī)定值，至兩者的濃度差小于0.5%。

•  氧指數(shù)測(cè)定儀

       試驗(yàn)儀器采用北京航天偉創(chuàng)JF-3型氧指數(shù)測(cè)定儀。儀器主要由燃燒筒、試樣夾、氣源、流量計(jì)及控制部分等構(gòu)成。

•  試驗(yàn)影響因素

 1. 儀器的校準(zhǔn)

       JF-3 氧指數(shù)儀采用氧分析儀來測(cè)量氧濃度值并直接顯示數(shù)值。為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)備
使用前應(yīng)先用標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整設(shè)備水平，保證燃燒筒垂直。

2.  通風(fēng)櫥的使用

       氧指數(shù)儀在使用中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，不僅污染室內(nèi)環(huán)境還往往有一定毒性，一般應(yīng)放在通風(fēng)櫥
中使用，但在使用過程中需要注意通風(fēng)櫥的開啟時(shí)間。試驗(yàn)中氧氮混合氣體應(yīng)以40 mm/s±2 mm/s 的流速通過燃燒筒，但是如果在試驗(yàn)中使用通風(fēng)櫥就會(huì)加快燃燒筒中混合氣體的流速，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏高。通風(fēng)櫥應(yīng)在每次實(shí)驗(yàn)完畢后開啟。

3. 燃燒殘余物的清理

      氧指數(shù)測(cè)定儀為了使氣體充分混合均勻，基座底部用直徑3～5 mm 的玻璃珠填充， 填充高度為
80～100 mm。氧指數(shù)試樣燃燒后有時(shí)會(huì)有灰燼、滴落物，甚至是大塊的燃燒殘?jiān)湎?，在玻璃珠上方裝有的金屬網(wǎng)正是為了防止下落的燃燒碎片阻塞氣體入口和配氣通路。但是時(shí)間久了這些殘余物
仍然會(huì)堵塞金屬網(wǎng)眼，同時(shí)該金屬網(wǎng)無法阻擋燃燒滴落物等液態(tài)物質(zhì)，這些滴落物滲過金屬網(wǎng)會(huì)造成
玻璃珠板結(jié)，導(dǎo)致氣流阻塞或不均勻。為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確， 應(yīng)定期清理或更換玻璃珠和金屬
網(wǎng)。

 4. 試樣的制備

      試樣的大小、形狀、取向、表面情況都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，因此試樣應(yīng)保持清潔、平整光滑，無影響燃燒行為的缺陷，如氣泡、裂紋、飛邊、毛刺等。不同種類的材料應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制樣，并在規(guī)定的環(huán)境中進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，充分消除樣品內(nèi)應(yīng)力。

5. 點(diǎn)燃?xì)怏w的種類

      點(diǎn)燃?xì)怏w的種類也會(huì)影響氧指數(shù)值的測(cè)試結(jié)果。丙烷的燃燒熱值為2 217.8 kJ/mol， 丁烷的燃燒熱值為2 653 kJ/mol，其熱值不同火焰溫度也不同，使用丁烷氣會(huì)更易點(diǎn)燃試樣，使測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差。通常產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的點(diǎn)燃?xì)怏w為未混有空氣的丙烷，應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，盡量減少試驗(yàn)偏離程度。

6. 溫度控制

      點(diǎn)火方式用頂端點(diǎn)燃法時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制點(diǎn)火時(shí)間，火焰接觸頂面最長時(shí)間30 s，并每隔5 s 移開觀察試樣燃燒情況。這樣可以防止?fàn)顟B(tài)調(diào)節(jié)后的試樣再次被火焰加熱，從而得到較低的OI 值，因?yàn)槎鄶?shù)材料隨著溫度的升高OI 值下降。此外，一個(gè)樣條燒完后， 燃燒筒的溫度有所提高，這時(shí)如果繼續(xù)用這個(gè)燃燒筒試驗(yàn)就會(huì)加熱試樣和燃燒筒里流過的氣流溫度，從而降低測(cè)試結(jié)果。

北京航天偉創(chuàng)JF-3A、JF-5、JF-6均帶有溫度控制模塊，防止燃燒筒過熱。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T2406.2-2009，塑料用氧指數(shù)法測(cè)定燃燒行為第2 部分：室溫試驗(yàn)[S].

[2] 材料氧指數(shù)的測(cè)試和影響因素，汪曉磊.

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