塑料的燃烧性能
燃烧是可燃物质与氧之间一个复杂的物理化学过程，同时伴有放热和发光。“可燃性”指的是着火、火焰蔓延和产生热量的能力。
塑料的燃烧性能是聚合物链中碳和氢原子化学性质的结果，它们很容易燃烧产生二氧化碳和水蒸气。
此外，其他原子的存在，如卤素原子，芳香族化合物等或燃烧条件不足(热，氧…)会导致聚合物燃烧时产生额外的副产物。
总的来说，芳香族聚合物比脂肪族聚合物具有更强的阻燃性
聚合物的内在可燃性可分为基本类别:
| 天生阻燃 |
阻燃剂少 |
相当易燃 |
|
这些聚合物可以看到高
具有阻燃性
添加剂的添加
|
|
聚合物的燃烧能力取决于火灾条件和聚合物配方
易燃性受以下几个因素的影响:
- 容易点火-材料燃烧的速度
- 火焰蔓延——火在聚合物表面的传播速度
- 火的耐力火苗迅速穿透墙壁或障碍物
- 放热速率-释放了多少热量和多快
- 灭绝的容易程度-火焰化学物质导致熄灭的速度
- 烟进化
- 有毒气体产生
因此，对塑料如何燃烧的研究一直是，并将继续是研究塑料燃烧现象的本质、各种降低塑料可燃性的方法和测试可燃性的方法的一个主要领域。
用于评估聚合物燃烧能力或可燃性的广泛使用的方法之一是:
极限氧指数或LOI”。
查看更多关于防火性能(LOI)的信息:
什么是极限氧指数测验?
极限氧指数(LOI)测试的目的，有时也被称为氧指数(OI)或临界氧指数(COI)，是通过在由氧和氮混合物组成的受控气氛中燃烧塑料和复合材料，来测量它们的相对可燃性。
极限氧指数表示大气中能够维持热塑性材料火焰的最低氧含量。
LOI值越高，不可燃性越高
造成聚合物之间差异的原因是多种多样的，但特别值得注意的有两个因素:
- 聚合物中的氢碳比越高，燃烧的倾向就越大(其他因素相同)。
- 一些聚合物在燃烧时会释放出抑制燃烧的覆盖气体。
试验结果只与试验样品在这种试验方法条件下的行为有关。研究结果不得用于推断该材料在其他形式或其他火灾条件下的火灾危险。
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使用LOI测试工具:
- 作为一种质量控制工具，在产品和组件的制造过程中
- 表明材料的潜在可燃性
- 在研发过程中，作为添加剂有效性的半定性指标
它是塑料和电缆工业以及军事和运输制造部门使用的主要表征工具之一。
如何计算聚合物的极限氧指数?
极限氧指数(LOI)的计算公式为:
在这里,阿
2和N
2是流入气体中通过最小燃烧长度准则的最小(氧和氮分别)浓度。
极限氧浓度的单位为:
百分比,%
空气中大约含有21%的氧气，因此任何LOI低于21%的材料都可能在露天环境下燃烧。
计算介电强度最常用的标准试验有:
- ASTM D2863测定支撑塑料蜡烛状燃烧的最低氧浓度的标准试验方法(氧指数)
- ISO 4589-用氧指数测定燃烧行为:
- 第1部分:指导——它构成了OI测试的指导文档。
- 第2部分:环境温度试验——它描述了一种方法，用于确定在23°C±2°C引入的氧和氮的混合物中按体积百分比测定的最低氧浓度，该混合物刚好支持材料在规定的测试条件下燃烧。
- 第3部分:高温试验——描述了在25°C到150°C的温度范围内进行相同测定的方法(虽然也可以使用高达400°C的温度)。它不适用于在23°C下OI值小于20,9的材料。
(当然，还有其他几种可燃性测试方法，如燃点测定、燃速测定等，但这里不讨论)。
极限氧指数-试验装置
![极限氧指数-试验装置]( "Limiting Oxygen Index - Test Apparatus")
LOI测试装置由耐热玻璃柱组成，可以观察到样品的燃烧情况。一股缓慢的氧气和氮气流从烟囱底部被泵入，在那里它们通过一层玻璃微珠，确保在进入主测试室之前均匀混合。一个小的玻璃火焰被用来点燃样品的上端，随后的燃烧行为被监测。
目标是寻找氮中的最小氧浓度，可导致持续燃烧至少3分钟或过量火焰沿试样向下传播。
- 这些方法适用于表观密度为100kg /m的固体、层压或多孔材料3.或更高版本。
- 这些方法也可能适用于一些表观密度小于100公斤/米的细胞材料3.．
- 提供一种方法，用于在垂直支撑时测试柔性薄板或薄膜材料。
复合材料和影响LOI值的因素
高度易燃的复合材料，如聚酯、乙烯基酯和环氧基材料的LOI值在30以下。
复合材料具有高度稳定性或芳香族多的聚合物
较高的氧指数．
一般来说，聚合物和聚合物复合材料的LOI值随着它们在火灾中产生焦的能力而增加。这是因为焦炭的形成是以可燃挥发物为代价的，而可燃挥发物反过来又增加了维持燃烧所需的氧气水平。
除了聚合物基体的类型，
其他影响LOI值的因素包括：
- 树脂固化程度
- 纤维含量
- 阻燃剂及其他添加剂
- 纤维增强材料的可燃性
LOI值也会随温度发生剧烈变化，通常随温度升高而降低。
观看可燃性测试设备的有趣视频:
来源:Devotrans
几种塑料的氧指数值
点击寻找您正在寻找的聚合物:
得了
|
e m
|
PA-PC
|
PE-PL
|
PM-PP
|
PS-X
| 聚合物的名字 |
最小值(%) |
最大值(%) |
ABS -丙烯腈丁二烯苯乙烯
|
19.0 |
19.0 |
ABS阻燃剂
|
28.0 |
28.0 |
| ABS高温 |
18.0 |
19.0 |
| ABS高冲击 |
18.0 |
19.0 |
ABS/PC共混-丙烯腈丁二烯苯乙烯/聚碳酸酯共混
|
21.0 |
34.0 |
| ABS/PC混合20%玻璃纤维 |
24.0 |
24.0 |
| 非晶TPI，最高热，耐化学，260°C UL RTI |
53.0 |
53.0 |
| 非晶TPI，中等热，透明 |
45.0 |
45.0 |
| 非晶TPI，中等温度，透明(食品接触批准) |
45.0 |
45.0 |
| 非晶TPI，中等温度，透明(脱模级) |
45.0 |
45.0 |
| 非晶TPI，中热，透明(粉末状) |
45.0 |
45.0 |
ASA -丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯
|
19.0 |
19.0 |
ASA/PC共混-丙烯腈-苯乙烯丙烯酸酯/聚碳酸酯共混
|
21.0 |
21.0 |
氯化聚氯乙烯
|
70.0 |
80.0 |
四氟乙烯
|
30.0 |
30.0 |
EVA -乙烯乙烯醋酸酯
|
18.0 |
19.0 |
FEP -氟化乙烯丙烯
|
95.0 |
96.0 |
高密度聚乙烯
|
17.0 |
18.0 |
HIPS -高冲击聚苯乙烯
|
17.0 |
18.0 |
| HIPS阻燃剂V0 |
17.0 |
26.0 |
LCP -液晶聚合物
|
35.0 |
50.0 |
| LCP碳纤维增强 |
33.0 |
37.0 |
| LCP玻璃纤维增强 |
37.0 |
51.0 |
| 连结控制协定矿物填充 |
33.0 |
37.0 |
低密度聚乙烯
|
17.0 |
18.0 |
线性低密度聚乙烯
|
17.0 |
18.0 |
pa11 -(聚酰胺11)30%玻璃纤维增强
|
22.0 |
22.0 |
| PA 11，导电 |
21.0 |
26.0 |
| PA 11，灵活 |
21.0 |
26.0 |
| PA 11，刚性 |
21.0 |
26.0 |
| pa12(聚酰胺12)、导电 |
21.0 |
26.0 |
| pa12，纤维增强 |
21.0 |
26.0 |
| PA 12，灵活 |
21.0 |
26.0 |
| PA 12，刚性 |
21.0 |
26.0 |
pa46 -聚酰胺46
|
24.0 |
24.0 |
| pa46, 30%玻璃纤维 |
21.0 |
23.0 |
pa6 -聚酰胺6
|
23.0 |
26.0 |
pa6 -10 -聚酰胺6-10
|
23.0 |
27.0 |
pa66 -聚酰胺6-6
|
21.0 |
27.0 |
| pa66, 30%玻璃纤维 |
21.0 |
27.0 |
pa66，影响修改
|
21.0 |
27.0 |
| 聚酰胺semi-aromatic |
21.0 |
27.0 |
PAI -聚酰胺-酰亚胺
|
44.0 |
45.0 |
PAR -聚丙烯酸酯
|
26.0 |
30.0 |
帕拉(Polyarylamide)、玻璃纤维30-60%
|
25.0 |
25.0 |
聚对苯二甲酸丁二酯
|
20.0 |
24.0 |
| PBT, 30%玻璃纤维 |
21.0 |
21.0 |
| PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维 |
30.0 |
34.0 |
| PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维阻燃剂 |
35.0 |
40.0 |
PC -聚碳酸酯，高温
|
24.0 |
35.0 |
PCTFE -聚一氯三氟乙烯
|
90.0 |
95.0 |
PE -聚乙烯30%玻璃纤维
|
17.0 |
19.0 |
聚醚醚酮
|
24.0 |
35.0 |
| PEEK 30%玻璃纤维增强 |
35.0 |
40.0 |
PEI -聚醚酰亚胺
|
46.0 |
47.0 |
| PEI, 30%玻璃纤维增强 |
50.0 |
50.0 |
PEI，矿物填充
|
48.0 |
48.0 |
PEKK (Polyetherketoneketone)，低结晶度
|
40.0 |
40.0 |
聚醚砜
|
34.0 |
38.0 |
| PESU 10-30%玻璃纤维 |
45.0 |
45.0 |
PET -聚对苯二甲酸乙二醇酯
|
23.0 |
25.0 |
| PET, 30%玻璃纤维增强 |
21.0 |
23.0 |
| PET, 30/35%玻璃纤维增强，抗冲击改性 |
21.0 |
21.0 |
PETG -聚对苯二甲酸乙二醇酯
|
23.0 |
25.0 |
| PE-UHMW -超高分子量聚乙烯 |
17.0 |
18.0 |
全氟烷氧基
|
95.0 |
96.0 |
PI -聚酰亚胺
|
47.0 |
53.0 |
聚乳酸
|
1.230 |
1.250 |
PMMA -聚甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸
|
19.0 |
20.0 |
| PMMA(丙烯酸)高温 |
19.0 |
20.0 |
PMMA(丙烯酸)冲击改性
|
19.0 |
20.0 |
PMP -聚甲基戊烯
|
17.0 |
53.0 |
| PMP 30%玻璃纤维增强 |
17.0 |
18.0 |
| PMP矿物填充 |
17.0 |
18.0 |
聚甲醛(缩醛)
|
18.0 |
18.0 |
POM(缩醛)冲击修正
|
18.0 |
18.0 |
PP -聚丙烯10-20%玻璃纤维
|
17.0 |
18.0 |
| PP, 10-40%矿物填充 |
17.0 |
18.0 |
| PP, 10-40%滑石粉填充 |
17.0 |
18.0 |
| PP, 30-40%玻璃纤维增强 |
17.0 |
18.0 |
PP(聚丙烯)共聚物
|
17.0 |
18.0 |
PP(聚丙烯)均聚物
|
17.0 |
18.0 |
PP，影响修正
|
17.0 |
18.0 |
聚苯醚
|
22.0 |
24.0 |
| PPE, 30%玻璃纤维增强 |
24.0 |
26.0 |
| PPE，阻燃剂 |
30.0 |
36.0 |
聚苯硫醚
|
43.0 |
47.0 |
| PPS, 20-30%玻璃纤维增强 |
43.0 |
49.0 |
| PPS, 40%玻璃纤维增强 |
43.0 |
49.0 |
| PPS，玻璃纤维和矿物填充 |
45.0 |
53.0 |
PPSU -聚苯砜
|
44.0 |
44.0 |
| PS(聚苯乙烯)晶体 |
17.0 |
18.0 |
| PS，高温 |
17.0 |
18.0 |
PSU -聚砜
|
30.0 |
32.0 |
| PSU, 30%玻璃细强化 |
36.0 |
36.0 |
聚四氟乙烯
|
95.0 |
96.0 |
| 聚四氟乙烯，25%玻璃纤维增强 |
95.0 |
96.0 |
聚氯乙烯(聚氯乙烯)， 20%玻璃纤维增强
|
40.0 |
45.0 |
PVC、增塑的
|
20.0 |
40.0 |
| PVC，塑化填充 |
20.0 |
40.0 |
PVC刚性
|
40.0 |
45.0 |
PVDF -聚偏氟乙烯
|
44.0 |
83.0 |
SAN -苯乙烯丙烯腈
|
18.0 |
19.5 |
| SAN, 20%玻璃纤维增强 |
20.0 |
20.0 |
| SRP -自增强聚苯乙烯 |
49.0 |
55.0 |
| TPI-PEEK混合，超高热，耐化学，高流量，240°C UL RTI |
42.0 |
42.0 |
|
交联聚乙烯
|
17.0 |
18.0 |
市售耐火聚合物等级
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