燃燒筒溫度對塑料氧指數的影響

龔嘉偉 陳宏業 何家威

（廣州質量監督檢測研究院，廣東 廣州 511400）

GB/T2406.2-2009中氧指數的定義為：通入23±2℃的氧、氮混合氣體時，剛好維持材料燃燒的最小氧濃度，以體積分數表示［1］。該方法可以判定材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度。

氧指數的影響因素有很多，包括環境的溫濕度、試樣的狀態調節、試樣的密度等，但相對于上述的影響因素，燃燒筒溫度是一個相對容易忽略的因素。文章通過用高低溫試驗箱調節燃燒筒溫度，然后用處理過的燃燒筒進行試驗，并選用了在建材氧指數檢測中較常遇到的五種塑料進行試驗，從而分析燃燒筒溫度對著五種塑料氧指數的影響并在這五種塑料中做一個橫向對比。

1 試驗過程

1.1 樣品

表2-1 樣品信息

1.2 儀器設備

表2-2 儀器設備

1.3 試驗步驟

1）樣品處理：溫度為23℃～24℃，相對濕度為40%～52%的環境條件下狀態調節96h。2）用高低溫箱將燃燒筒的溫度分別調節至為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。3）在相同的實驗室環境中，將HYPVC填料平片、橡塑、聚氨酯泡沫、PC片材、PVC電工套管片材5種材料分別采用步驟（1）中不同溫度的燃燒筒，按頂面點燃法進行氧指數測試，記錄氧指數結果，結果采用簡捷方法［1］計算。

2 試驗結果及分析

圖3-1 燃燒筒溫度-五種塑料氧指數關系圖

1）HYPVC填料平片。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，HYPVC填料平片的氧指數呈下降趨勢。由25℃時的36.6%降至50℃時的36.0%，氧指數降低了0.6%。

2）橡塑。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，橡塑的氧指數呈下降趨勢。由25℃時的37.8%降至50℃時的36.8%，氧指數降低了1.0%。

3）聚氨酯泡沫。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，聚氨酯泡沫的氧指數呈下降趨勢。由25℃時的23.4%降至50℃時的22.8%，氧指數降低了0.6%。）

4） PC片材。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，PC片材的氧指數呈下降趨勢。由25℃時的30.2%降至50℃時的29.6%，氧指數降低了0.6%。

5）PVC電工套管片材。由圖3-1得，隨著燃燒筒溫度的上升，PVC電工套管片材的氧指數呈下降趨勢。由25℃時的46.0%降至50℃時的44.4%，氧指數降低了1.6%。

6）結果分析。首先，在五種塑料試驗中，氧指數均有隨著燃燒筒溫度上升而下降的現象。原因在于物質的燃燒是一種化學反應過程，無論該固體是先升華成可燃性氣體燃燒還是固體表面直接與氧氣反應發生燃燒行為，都會受到分子運動快慢的影響，而溫度的升高會使得分子運動加快，一方面能夠加快氣流的運動，使得從燃燒筒底部上升的氧氣氮氣混合氣流中分子運動加快，增加氧氣與可燃成分的有效碰撞次數；另一方面溫度升高能使得材料本身軟化速度加快，更易點燃，使得氧指數下降［2］。

其次，試驗所用的五種塑料試驗，氧指數受燃燒筒溫度影響的程度不一樣，根據試驗結果，受影響程度大致為：PVC電工套管片材＞橡塑＞聚氨酯泡沫≈HYPVC填料平片≈PC 片材。其中聚氨酯泡沫、HYPVC填料平片與PC片材受溫度影響程度接近，由圖3-1可見氧指數隨溫度上升均下降0.6%，但實際中結果可能有所差異，由于采取了0.2%的試驗步長，加之選用了簡捷法計算，因此數據會因為選擇的步長和計算方式的原因而出現與真值存在一定誤差的現象。而PVC電工套管和橡塑相對于另外的幾種材料，更容易受到燃燒筒溫度的影響。

最后，根據試驗結果的折線圖，發現在某些溫度點升高后氧指數維持不變的現象，這是因為采用了0.2%的試驗步長，跨度較小，加之選用了簡捷法計算，存在一定誤差，故而得到個別數據會出現溫度升高后氧指數維持不變的現象，但由關系圖看，總體而言這五種材料的氧指數隨燃燒筒溫度升高而下降的趨勢明顯。

3 結語

在氧指數測試過程中，燃燒筒的溫度會對氧指數結果產生一定的影響，本文研究所用的五種塑料的氧指數隨著燃燒筒溫度的升高而下降。為了減少燃燒筒溫度的影響，建議在試驗過程中準備多個燃燒筒進行輪換。