纖維增強塑料燃燒性能試驗方法氧指數法

1范圍
    本標準規定了纖維增強塑料燃燒性能試驗方法之一---氧氣支書的試驗裝置、試驗步驟和結果計算。
    本標準適用于玻璃纖增強塑料和碳纖維增強塑料的氧氣指數的測定。
    本標準僅適用于評定本標準規定條件下材料的燃燒性能，但不能評定實際使用條件下材料的著火危險性，不適用于評定受熱后呈高收縮率的材料。
2規范性引用文件
   下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據根標準達成協議的各方面研究是否可使用這些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件。其新版本適用于本標準。
     GB/T 1446 纖維增強塑料性能試驗方法總則
     GB/T 3863 工業用氧（GB/T 3863-1995,eqv POCT 5583:1978)
     GB/T 3864 工業氮（GB/T 3864--1996,eqv POCT:1974)
3術語和定義
   下列術語和定義適用于本標準。
3.1
   氧指數 OXYGENINDEX
   在規定的試驗條件下，在氮氣和氧氣混合氣體中（23±2）℃時，剛好維持材料燃燒的小氧濃度，它以體積分數表示。
4原理
   將試樣垂直固定在燃燒筒中，使氧、氮混合氣流由下向上流過，點燃試樣頂端，同時記時和觀察試樣燃燒長度，與所規定的判據相比較。在不同的氧濃度中試驗一組試樣，測定試樣剛好維持平穩燃燒時的低氧濃度，用混合氣中氧含量的體積分數表示。
5試驗裝置
5. 1氧指數測定儀
    氧指數測定儀示意圖如圖1所示。
5. 1 ．1燃燒筒
    小內徑75 mm、高450 mm、頂部限流蓋出口的內徑為40 mm的耐熱玻璃管。垂直固定在可通過氧、氮混合氣流的基座上。底部用直徑為(3～5) mm的玻璃珠充填，填充高度為(80～100) mm。在玻璃珠上方放置一個金屬網，以防下落的燃燒碎片阻塞氣體人口和配氣通路。
5: 1 ．2試樣夾
    能固定在燃燒筒軸中心位置上，并能垂直夾住試樣的構件。試樣夾及其支撐物的輪廓應光滑，使引人氣體的喘流小化。
5．1 ．3流量測量和控制系統
    合適的氣體流量計，控制混合氣體中氧氣濃度的體積含量精度在±0.5％，調節混合氣體濃度的體積含量，精度在士0．1％。

                    圖1氧指數測定儀示意圖
5. 2氣源
    用GB/T3863中所規定的氧和GB/T3864中所規定的氮及所需的氧、氮氣鋼瓶和調節裝置。氣體使用的壓力不低于1 MPa。
5．1 ．3流量測量和控制系統
    合適的氣體流量計，控制混合氣體中氧氣濃度的體積含量精度在±0.5％，調節混合氣體濃度的體積含量，精度在士0．1％。
5.3點火器
    由一根金屬管制成，尖端為內徑(2±1) mm的噴嘴，火焰長度可以隨意控制，并能進人燃燒筒上方點燃試樣，當噴嘴垂直向下時，火焰的長度為（16±4) mm。熱源為丙烷，或丁烷、石油液化氣、煤氣、天然氣等。
    注：仲裁試驗時，須以未混有空氣的丙烷作為點燃氣體。
5.4排煙系統
  能排除燃燒產生的煙塵和灰粒，但不應影響燃燒筒中氣體的流速和溫度。
5.5其他
5.5.1秒表
    精度0. 1 s。
5.5.2游標卡尺
    精度0. 01 mm
6試樣
6. 1試樣制備
按GB/T 1446試樣制備的有關規定。
6.2尺寸
    試樣長度為(70～150) mm,寬度為(6.5±0.5) mm,厚度為(3±0.25) mm，其他厚度的試樣也可
進行試驗，但試驗結果只能在同樣厚度下比較。
6.3試樣數量
    每組試樣不少于5根。
6.4外觀要求
    試樣外觀應符合GB/T 1446的有關規定。
6.5狀態調節與試驗環境
    狀態調節和試驗環境按GB/T 1446有關規定執行。
7試驗步驟
7.1試樣測量
    測量試樣尺寸，厚度準確至0. 01 mm.
7.2設備檢查
    試驗前，應轉動閥門，檢查連接處是否漏氣。
7. 3開始試驗時氧濃度的確定
    根據經驗或試樣在空氣中點燃的情況，估計開始試驗時氧濃度。如在空氣中迅速燃燒，則開始試驗時的氧濃度為18％左右；在空氣中緩慢燃燒或時斷時續，則為21％左右；在空氣中離開點火源即滅，則至少為25％以上。
7. 4安裝試樣
    將試樣夾在夾具上，垂直地安裝在燃燒筒的中心位置上，保證試樣頂端低于燃燒筒頂端至少100 mm，試樣暴露部分低處應高于燃燒筒底部至少100 mm。
7．5調節氣體控制裝置
    用7. 3中確定的氧濃度，以(40±2）mm/s的速度，洗滌燃燒筒至少30 s。
7．6點燃試樣
    使火焰的低可見部分接觸試樣頂端并覆蓋整個頂表面，勿使火焰碰到試樣的棱邊和側表面。在確認試樣頂端全部著火后，立即移去點火器，開始記時。
    點燃試樣時，火焰作用時間長為30 s,若在30 s內不能點燃，則應增大氧濃度，繼續點燃，直至30 s內點燃為止。
7.燒行為觀察和記錄
7.7. 1反復進行下面a條和b條的操作，測得三次試樣燃燒時間為3 min以

上的低氧濃度，即a條的氧濃度值，但a條和b條所得的氧濃度之差應小于0．5％。在燃燒過程中流不能改變，也不能打開排煙系統。
  a)試樣燃燒時間大于⒊min則降低氧濃度；
  b)試樣燃燒時剛、于3 min則增加氧濃度。
7．7.2應記下材料燃燒特性，例如：熔滴、煙灰、結炭、漂游性燃燒、灼燒、余輝或其他需要記錄的特性。
8氧指數的計算
    氧指數OI按下式計算：
             OI=（02）／［（OZ）＋( Nz）］X 100……（1）
    式中：
    0I―氧指數，用體積分數表示，% ；
    ( Oz）―氧氣的流量，單位為升每分鐘(L/min)；
    (N2 ）―氮氣的流量，單位為升每分鐘( L/ min)。
9試驗結果
9. 1每根試樣的氧指數值。
9. 2算術平均值，取小數點后一位。                                

10試驗報告
    試驗報告應包括下列內容：
    a)注明采用本標準；
    b)材料的鑒別特征：名稱、編號、基料牌號、成型工藝、批號、生產廠、出廠日期等；
    c)試樣尺寸和狀態調節情況；
    d)如采用熱固性樹脂，必要時注明試樣平均樹脂含量WI(％）及平均固化度Cr(％）；
    e）點燃氣體種類；
  f)每個試樣的氧指數值和平均值；
    g)燃燒特性；
    h)試驗環境、日期和試驗人員；
    i)其他需要注明的事項。
    注：試驗步驟、氧指數的計算、試驗結果也可采用附錄A中的方法。