北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

3.1阻燃性能分類3.2測試標準及法規3.3點燃性及自熄性測試3.4火焰傳播性能及測試3.5熱釋放速率及測試3.6火焰穿透性及測試3.7煙密度及測試3.8毒及腐蝕性氣體測試北京理工大學第3章阻燃性能測試方法3.1阻燃性能分類1

Whycarryoutfiretests?

meetingaregulatoryrequirementdemonstratingthataproducthasadequatefiresafetyperformanceWhichproductsdoneedthefiretest?Productsonlyconcernstheflameretardedplasticsinthebuildingandconstruction,thetransport,theE&Eandfurnituremarkets.北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

Whycarryoutfiretests?2Howtoselectthefiretestmethods?thepolymer(product)anditsend-use

theperformancerequirements

regulatoryrequirements北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

請注意:

標準（Standards）與指令（Directive）、法規(Regulation/Legislation)的區別。Howtoselectthefiretestme3FirePropertiesInmanyrespects,fireisasequenceofevents.Dependingupontheapplicationdifferentfirepropertiesareimportant.Ignitability---Howreadilywillamaterialignite?towhatkindofignitionsource?acigarette,amatch,alargeopenflame?

Flamespread---Howrapidlywillfirespreadacrossapolymersurface?Horizontal,upward,downward,acrossaceiling?

Heatrelease---Howmuchheatisreleased?howquickly?北京理工大學3.1阻燃性能分類FireProperties北京理工大學3.1阻燃性能分4

Fireendurance---howrapidlywillfirepenetrateawall,floor,orceiling,orotherbarrier(firepenetration)?Easeofextinction---howeasilywillthefiretoout?Smokeopacity---Howmuchsmokeisreleased?Howquickly?

Toxicityoffireeffluents---Howpotentandhowrapidlyaretoxicgasesreleased?Aretheyirritating?

Corrosivityoffireeffluents

---Howpotentandhowrapidlyarecorrosivegasesreleased?Aretheyirritating?北京理工大學3.1阻燃性能分類Fireendurance---howrapid53.2測試標準及法規北京理工大學Asanexample,thestructureofthestandardizationcommitteeISOTC61SC4(Plastics-Burningbehaviour)isgivenintheAppendix1.Thiscommitteedealswiththedraftingofstandardisedtestmethodsforplasticstoassessthepropertiesrelatedtotheabovementionedaspects.Noticethatnoperformancelevelsaregiven.Thesecanbespecifiedelsewhere,forinstanceinproductstandards,innationalorEuropeanregulationforspecificapplications.3.2測試標準及法規北京理工大學Asanexample6

發布組織：國際、地區、國家、部頒、企業等

應用領域：建材、電子電器、紡織、交通、煤礦等

材料種類：塑料、泡沫塑料、薄膜、織物、涂料等

試驗規模：小型、中型、大型

燃燒性能：點燃、傳播、自熄、釋放量、毒腐蝕性3.2測試標準及法規北京理工大學發布組織：國際、地區、國家、部頒、企業等3.2測試標7Intheareaoffireteststandards,thethreemostimportantinternationalbodies：

InternationalOrganizationforStandardization(ISO）

InternationalElectrotechnicalCommission(IEC)

InternationalMaritimeOrganization(CEN)EuropeanCommitteeforStandardization–CENAmericanSocietyforTestingandMaterials

–

ASTMNationalFireProtectionAssociation-NFPA

NationalInstituteofStandardsandTechnology–NIST北京理工大學3.2測試標準及法規Intheareaoffireteststand8建筑材料燃燒性能分級方法GB-8624-1988建筑材料不燃性試驗方法GB-5464-1985建筑材料難燃性試驗方法GB-8625-1988建筑材料可燃性試驗方法GB-8626-1988建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法GB-8627-1988建筑材料熱釋放速率試驗方法

GB/T16172-1995表3-1建筑材料燃燒性能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規建筑材料燃燒性能分級方法GB-8624-1988建筑材料不9電線電纜燃燒性能試驗方法GB-2951.19-82電線電纜燃燒試驗方法總則GB12666.1-90電線電纜燃燒試驗方法單根電線電纜垂直燃燒試驗方法GB12666.2-90電線電纜燃燒試驗方法單根電線電纜水平燃燒試驗方法GB12666.3-90電線電纜燃燒試驗方法單根電線電纜傾斜燃燒試驗方法GB12666.4-90電線電纜燃燒試驗方法成束電線電纜燃燒試驗方法GB12666.5-90電線電纜燃燒試驗方法電線電纜耐火特性試驗方法GB12666.6-90電線電纜燃燒試驗方法煙濃度試驗方法GB12666.7-90表3-2電子電器領域材料或產品燃燒能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規電線電纜燃燒性能試驗方法GB-2951.19-82電線電10電子、電工產品著火危險試驗標準號灼熱絲試驗法和導則GB-5169.4-1985針焰試驗法GB-5169.5-1985用發熱器的不良接觸實驗法GB-5196.6-1985本生燈型火焰試驗法GB-5169.7-1985表3-3電子電器領域材料或產品燃燒性能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規電子、電工產品著火危險試驗標準號灼熱絲試驗法和導則GB-5111塑料燃燒性能實驗方法標準號

氧指數法

GB/T2406-1993熾熱棒法GB2407-1980水平燃燒法GB2408-1980垂直燃燒法

GB4609-1984點著溫度的測定

GB4610-1984煙密度法

GB8323-1987閃點和自燃點的測定

GB9343-1988泡沫塑料燃燒性能試驗方法

水平燃燒法

GB8332-1987硬泡沫塑料燃燒性能試驗方法

垂直燃燒法

GB8333-1987表3-4塑料燃燒性能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規塑料燃燒性能實驗方法標準號氧指數法GB/T2406-112紡織織物燃燒性能試驗方法標準號

氧指數法

GB5454-1997垂直法GB5455-1997垂直向試樣火焰蔓延性能的測定GB2408-1980表3-5織物燃燒性能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規紡織織物燃燒性能試驗方法標準號氧指數法GB5454-13飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法標準號防火性能分級GB15442.1-1995大板燃燒法GB/T15442.2-1995隧道燃燒法GB/T15442.3-1995小室燃燒法GB/T15442.4-1995表3-6防火涂料燃燒性能測試標準北京理工大學3.2測試標準及法規飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法標準號防火性能分級GB14北京理工大學3.2測試標準及法規北京理工大學3.2測試標準及法規15北京理工大學3.2測試標準及法規公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識GB20286–2006Requirementsand

markonburningbehavioroffireretardingproductsandsubassembliesinpublicplace目次前言范圍規范性引用文件術語和定義分類、分級與命名燃燒性能要求標志試驗報告附錄A、B、C、D北京理工大學3.2測試標準及法規公共場所阻燃制品及組件燃燒16北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級依據標準判定指標阻燃1級（織物）GB/T5454GB/T5455GB/T8627GB/T20285氧指數≥32.0損毀長度≤150mm，續燃時間≤5s，陰燃時間≤5s；燃燒滴落物未引起脫脂棉燃燒或陰燃；煙密度等級（SDR）≤15產煙毒性等級不低于ZA2級。阻燃2級（織物）GB/T5455GB/T20285a)損毀長度≤200mm，續燃時間≤15s，陰燃時間≤15s；燃燒滴落物未引起脫脂棉燃燒或陰燃；產煙毒性等級不低于ZA2級。注：氧指數試驗熔融織物除外。公共場所阻燃織物的燃燒性能技術要求北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級依據標準判定指17北京理工大學3.2測試標準及法規北京理工大學材料科學與工程學院阻燃性能等級產品類別依據標準判定指標阻燃1級（塑料/橡膠）電器類阻燃塑料/橡膠制品音頻、視頻制品（外殼）GB/T16172GB/T11020GB/T8627熱釋放速率峰值≤150kW/m2FV-0級；煙密度等級（SDR）≤75信息技術設備（外殼）GB/T16172GB/T4943GB/T8627熱釋放速率峰值≤150kW/m2V-0級；煙密度等級（SDR）≤75家電外殼、電器附件及管道GB/T16172GB/T2408GB/T8627熱釋放速率峰值≤150kW/m2FV-0級；煙密度等級（SDR）≤75阻燃2級（塑料/橡膠）電器類阻燃塑料/橡膠制品音頻、視頻制品（外殼）GB/T11020FV-1級信息技術設備（外殼）GB/T4943V-1級家電外殼、電器附件及管道GB/T2408FV-1級注：熱釋放速率試驗的輻射熱流為：50kW/m2。公共場所阻燃塑料和橡膠制品的燃燒性能技術要求北京理工大學3.2測試標準及法規北京理工大學材料科學與工程18北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級產品類別依據標準判定指標阻燃1級（泡沫塑料）阻燃泡沫塑料GB/T16172GB/T8333GB/T8627GB/T20285熱釋放速率峰值≤150kW/m2FV-0級；煙密度等級（SDR）≤75產煙毒性等級不低于ZA2級阻燃2級（泡沫塑料）阻燃泡沫塑料GB/T8333?GB/T20285a)熱釋放速率峰值≤150kW/m2b)產煙毒性等級不低于ZA3級注：熱釋放速率試驗的輻射熱流為：50kW/m2。公共場所阻燃泡沫塑料的燃燒性能技術要求北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級產品類別依據標19北京理工大學阻燃性能等級產品類別試驗方法判定指標阻燃1級（家具/組件）軟墊家具附錄BGB/T17927熱釋放速率峰值≤150kW5min內放出的總能量≤30MJ；最大煙密度≤75%；無有焰燃燒引燃或陰燃引燃現象組件/其他家具附錄C熱釋放速率峰值≤150kW5min內放出的總能量≤30MJ；最大煙密度≤75%阻燃2級（家具/組件）軟墊家具附錄BGB/T17927熱釋放速率峰值≤250kW5min內放出的總能量≤40MJ；試件未總體燃燒；無有焰燃燒引燃或陰燃引燃現象組件/其他家具附錄C熱釋放速率峰值≤250kW5min內放出的總能量≤40MJ；c)試件未總體燃燒注：熱釋放速率試驗的輻射熱流為：50kW/m2。公共場所阻燃家具及組件的燃燒性能技術要求北京理工大學阻燃性能等級產品類別試驗方法判定指標阻燃1級軟墊20北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級依據標準判定指標阻燃1級（電線/電纜）GB/T20285炭化高度≤2.5m；煙密度（最小透光率）≥60%；產煙毒性等級不低于ZA2級阻燃2級（電線/電纜）a)炭化高度≤2.5m；煙密度（最小透光率）≥20%；產煙毒性等級不低于ZA3級表3-11公共場所阻燃電線電纜的燃燒性能技術要求北京理工大學3.2測試標準及法規阻燃性能等級依據標準判定指21（1）塑料點著溫度的測定GB4610-84塑料燃燒性能試驗方法-點著溫度的測定北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試（1）塑料點著溫度的測定GB4610-84塑料燃燒性能試驗22

定義：在規定的試驗條件下，從材料中分解放出的可燃氣體，經外火焰點燃并燃燒一定時間的最低溫度。

試樣制備：粒度0.5-1.0mm

試驗設備：150-450℃任何點恒定（2℃）點火器（噴嘴內徑0.8mm，火焰高度10-15mm）

試驗步驟：設定溫度，裝樣（1g）、蓋蓋子并啟動秒表，點火器火焰位于蓋口2mm上方晃動。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試定義：在規定的試驗條件下，從材料中分解放出的可燃北京理23判據：

蓋口上5min內出現連續5s以上的火焰的最低溫度（并將其修約到10的倍數），即為材料的點著溫度試驗報告：材料的鑒別特征（名稱、牌號、批號、生產廠等）；試樣的制備及試樣重量；試驗中觀察到的現象（煙氣、溢出、火焰顏色等)；試驗結果；試驗日期及試驗人員。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試判據：蓋口上5min內出現連續5s以上的火焰24（2）極限氧指數的測定GB/T2406-93塑料燃燒性能試驗方法氧指數法ASTMD2863-91Plastics—Determinationofflammabilitybyoxygenindex北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試（2）極限氧指數的測定GB/T2406-93塑料燃燒性能25自支撐塑料Ⅳ試樣：（70-150mm）6.5mm3mm；判據：3min，5cm北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試自支撐塑料Ⅳ試樣：（70-150mm）6.5mm3mm26紡織織物試樣：150mm50mm；判據：2min，4cm北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試紡織織物試樣：150mm50mm；判據：2min，4cm北27極限氧指數的定義：在規定的試驗條件下，在氧、氮混合氣流中，測定剛好維持試樣燃燒規定時間或距離所需的最小的氧濃度，稱為極限氧指數（LOI/%）。

阻燃配方的初選；阻燃協同效應研究；

阻燃機理的研究等。目前氧指數法不僅限于塑料(包括薄膜和泡沫塑料)，而且在纖維織物、橡膠等方面都已經得到廣泛的應用。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試極限氧指數的定義：北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試28LOI測試方法提要：

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，測定塑料剛好維持平穩燃燒時的最低氧濃度，用混合氣中氧含量的體積百分數表示。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試LOI測試方法提要：北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試29類型型式長/mm寬/mm厚/mm用途基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差自撐材料Ⅰ80-150--10±0.54±0.25用于模塑材料Ⅱ10±0.5用于泡沫材料Ⅲ﹤10.5--用于原厚的片材Ⅳ

70-1506.53±0.25用于電器用模塑料或片材非自撐材料Ⅴ

140-552﹤10.5--用于軟片或薄膜等①塑料樣品尺寸

表3-12LOI試樣尺寸北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試類型型式長/mm寬/mm厚/mm用途基本極限基本30

調節混合氣體：確定O2、N2濃度；流速40±10mm/s.點火源：丙烷、丁烷、石油液化氣、煤氣、天然氣等可燃氣體（火焰長度16±4mm）。點火：A法—頂端點燃法；B法—擴散點燃法。火焰作用時間最長為30s.北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試調節混合氣體：確定O2、N2濃度；流速40±10mm/s31試樣型式

點燃方式

評價準則（兩者取一）

燃燒時間，s燃燒長度

ⅠⅡⅢⅣA法

180超過上標線（50mm）

B法

超過下標線（60mm）

Ⅴ

B法

燃燒長度超過下標線(100mm)判據：表3-13GB/T2406-93確定LOI判據

注意：結構、溫度、濕度、氣體速度等的影響

記錄LOI及燃燒特性，例如：熔滴、煙灰、結炭、膨脹、灼燒及余輝等現象。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試試樣型式點燃方式評價準則（兩者取一）燃燒時間，s燃燒32①聚合物結構對LOI的影響1974年，D．W．VanKrevelen等首先提出了聚合物LOI、炭化傾向與聚合物結構之間的三個經驗公式：

式一：LOI=

8000/△hf

0.184M/10(O2)式中：△hf–比燃燒熱，即△Hf/M（△Hf為摩爾燃燒熱，M為聚合物結構單元的分子量）(O2)-聚合物的結構單元完全燃燒所需氧分子的摩爾數北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試影響氧指數的因素①聚合物結構對LOI的影響北京理工大學3.3點燃性及自熄33式二：LOI=(17.5+0.4CR)/100（注意：該式僅對不含鹵素的聚合物適用）式中：CR-熱解成炭量CR=i(CFT)i

1200/M，(CFT)i–成炭傾向，其定義為每個結構單元產炭量除以12（碳的原子量），也就是聚合物每個結構單元變成的殘炭中等價的碳原子數。式三：LOI≈0.60–0.425CP(當CP≤1)式中：CP-組成參數，CP=H/C–0.65(F/C)1/3–1.1(Cl/C)1/3當CP≥1時：LOI≈0.175北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試式二：LOI=(17.5+34ForExample:Polycarbonate,C16H14O3,H/C=0.875,CP=0.875，M=254.3，CR=24(O2)=18，C16H14O3+18O2=16CO2+7H2OPC各結構基團對成炭貢獻值：

基團2Ar-C(CH3)2--O--O-CO-CFT8-3

00按LOI=8000/△hf

0.184M/10(O2)=0.184254.3/1018=0.26按LOI=(17.5+0.4CR)/100=(17.5+0.424)/100=0.27按LOI≈0.60–0.425CP≈0.60–0.4250.875≈0.23文獻中PC的LOI試驗值在0.25-0.28之間。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試ForExample:Polycarbonate,35②溫度對LOI的影響溫度指數TI(TemperatureIndex)

在LOI隨溫度升高而下降的關系曲線上，被測試材料的LOI下降到21%或20.8%（正常大氣中氧的濃度）所對應的環境溫度，定義為溫度指數。IT的重要含義TI表明了溫度對材料自熄性難易的影響。材料之間相互比較時，TI越高表明材料抵抗環境溫度升高導致起火的自熄能力越強。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試②溫度對LOI的影響北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試36溫度指數的定義北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試溫度指數的定義北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試37溫度/℃材料室溫100140170200TI硬質PVC47.639.837.435.834.5778.6*軟質PVC24.421.019.718.917.299.2表3-14PVC氧指數及溫度指數數據

③濕度對LOI的影響④氣流速度的影響*是由曲線擬合外推得到的結果北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試溫度/℃室溫100140170238（3）UL94塑料材料可燃性測試（ANSI/UL94TestforFlammabilityofPlasticMaterialsforPartsinDevicesandAppliances）UnderwritersLaboratoriesInc.(UL)foundedin1894,isanindependent,not–for-profitorganizationthatoffersproductsafetycertificationprogramstodeterminethatproductsmeetnationallyrecognizedsafetystandards.UListheleaderinthird-partyproductcertificationsintheU.S.andthelargestinNorthAmerica.ULalsooffersqualityassessmentservicesforfacilityregistration.ULservesmorethan40,000clientcompaniesglobally.TheULMark–theAmericanMarkofSafety–isthemostaccepted,trustedandrecognizedsafetycertificationmarkintheUnitedStates.（ANSI=AmericanNationalStandardsInstitute）北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試（3）UL94塑料材料可燃性測試北京理工大學3.3點燃性393inch=76.2mm5inch=127mm北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試3inch=76.2mm北京理工大學3.3點燃性及自熄性40分級：Ⅰ-火源撤離后2s內熄滅Ⅱ-燃燒距離100mm

Ⅲ-燃燒距離100mm報告燃燒速度（mm/min）

塑料燃燒性能實驗方法水平燃燒法GB2408-80北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試分級：Ⅰ-火源撤離后2s內熄滅塑料燃燒性能實驗方法41①

水平燃燒測試，材料分級94HB（HorizontalBurningTestforClassifyingMaterials94HB）

試樣（一組3個）[TestSpecimens(asetof3specimens)]127mmlength,12.7mmwidth,maximumthickness12.7mm,minimumthickness3.18mm±0.13mm.

判據（TestCriteria）Aburningrate<38.1mm/min(overa76.2mmspanforspecimenshavingathicknessof3.05-12.7mm)orAburningrate<76.2mm/min(overa76.2mmspanforspecimenshavingathicknesslessthan3.05mm,orCeasetoburnbeforethe102mmreferencemark.北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試①水平燃燒測試，材料分級94HB北京理工大學3.3點燃性42ThinMaterialVerticalBurningTest：VTM-0,VTM-1,orVTM-2VerticalBurningTestforClassifyingMaterials94-5VAor94-5VB北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試ThinMaterialVerticalBurni43②UL-94垂直燃燒（VerticalBurningTestforClassifyingMaterials94V-0,94V-1,94V-2）UL-94垂直燃燒實驗是國際上廣泛采用的美國保險業實驗室塑料燃燒性能實驗方法之一。可以給出試樣在測試條件下點燃、熔滴及自熄的性能。標準試樣尺寸：3.2mm（或2.4mm，或1.6mm，或0.8mm）×12.7mm×127mm。每組試樣5個，每個試樣被分別點燃兩次，每次點火10s。撤去點火源后，記錄有焰、無焰燃燒時間及有否有焰熔滴產生。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試②UL-94垂直燃燒（VerticalBurningT44試樣燃燒行為

級別

V-0V-1V-2每個試樣每次離火后有焰燃燒時間（s）不大于103030每組5個試樣10次點火離火后有焰燃燒時間（s）不大于50250250每個試樣第二次點火離火后無焰燃燒時間（s）不大于306060每個試樣有焰燃燒或無焰燃燒蔓延到夾具的現象無

無

無

每個試樣滴落物引燃醫用脫脂棉現象無

無

有表3-14UL-94垂直燃燒分級（GB2408-80）北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試試樣燃燒行為級別V-0V-1V-2每個試樣45北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅠFire-RetardantPolypropylene(FR-PP)TypeAdditiveBurningbehaviorUL-94(1/16in.)Loading(wt%)CompositionA30Deca(20%)+Sb2O3(10%)NondrippingofflamingmaterialV-0B4Melaminehydrobromide(3.5%)+2,3dimethy,2,3diphenylbutane(0.25%)+Sb2O3(0.25%)orBasicbismuthDrippingofflamingmaterialV-2C30APP(20%)+Ethylenurea-formaldehydepolycondensate(10%)IntumescentV-0舉例：燃燒方法的應用TheOxygenIndexMethodinFireRetardanceStudiesofPolymericMaterials北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅠFir46北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅡ

OIasaFunctionofIgnitionTimeIgnitiontime/sOIA（Nondripping）B（Dripping）C（Intumescent）527.029.436.4727.130.037.01027.430.037.21527.029.036.8樣品截面積9~90mm2ASTMD2863-91規定15~22.8mm2

北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅡ47北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試上圖給出OC（Oxygenconcentration）-SQT關系曲線，曲線分為兩個連續階段。注意：轉折點為不穩定燃燒到穩定燃燒的轉折，通常該點發生在60s，與聚合物類型及阻燃劑種類有關。OC等于OI是標準定義的SQT=3min或5cm，該點位于曲線的第二個階段。注意：OI僅比轉折點對應的OC大一點。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試上圖給出O48北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試點燃氧指數（IOI，ignitionoxygenindex）是SQT=0（Extrapolation外推）對應的OC值，其物理意義為超過這一最低氧濃度材料能夠被點燃。IOI指示材料被點燃的難易。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試點燃氧49北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試

燃燒氧指數（BOI）：在該OC下，材料可以最低燃燒速度發生燃燒。外推BR（burningrate）與OC曲線到BR=0，所對應的OC。北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試燃燒氧指50北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅣ

BurningCharacteristicsintheOITSampleSQTOIOC(%)IOIOC(%)BOIOC(%)ΔBR102cm/(sOC%)(s)OC(%)PET2020.120.416.517.10.58PET+2%P2024.025.121.821.81.17PET+4%P1126.327.621.8--PP1217.217.716.017.01.67FR-PP(A)2623.626.320.025.00.67FR-PP(B)3327.527.522.623.53.08FR-PP(C)3031.532.118.024.00.63北京理工大學3.3點燃性及自熄性測試TABLEⅣB51（1）飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法隧道燃燒法

GB/T15442.3-1995

北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試（1）飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法隧道燃燒法北京理52試樣：基材為一級五層膠合板，600mm90mm5mm涂料濕涂覆比500g/m2石棉標準板(a)：600mm90mm（6~8）mm，FSR=0橡樹木標準板(r)：600mm90mm（8~10）mm，FSR=100測試：校準，獲得校正常數K=100（Lr-La）

測試試件(s)4min，測定試件的火焰傳播距離L（cm）計算：FSR=K（Ls-La）

一級飾面型防火涂料：FSR25

二級飾面型防火涂料：FSR75

北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試試樣：基材為一級五層膠合板，600mm90mm5mm北京53（2）隧道法(ASTME84建筑材料表面燃燒特性標準測試方法)

隧道爐：610mm305mm7620mm；試樣：7320mm514mm測試10min；火焰傳播指數FSI、煙傳播指數SSI北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試（2）隧道法(ASTME84建筑材料表面燃燒特性標準測試54北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試55ASTME-84是測量建筑材料火焰傳播速率及煙密度的相對試驗方法。屬于中型試驗方法，已廣泛被建筑法規所采納，作為規范內裝飾材料的標準。類似的標準有：NFPA255、UL723、GB/T15442.3-1995。裝置：610mm305mm7620mm試驗箱（隧道爐），一端裝有點火源（2個天然氣噴燈88kW），另一端裝有測煙的光電系統。試樣：長7320mm，寬514mm.，置于試驗箱頂部。

測試進行10min，測試試樣火焰傳播指數FSI及煙傳播指數SSI。測試結果與紅橡木（火焰傳播指數100）比較，FSI=25，SSI=50的結果表示為25/50級或A級。北京理工大學3.4火焰傳播性能及測試ASTME-84是測量建筑材料火焰傳播速563.5熱釋放速率及測試

Muchrecentfiretestworkhasfocusedonheatreleaserateapparatus.Rateofheatreleasedeterminesthesizeofafire.Heatreleaseratedataarekeytocomputerfiremodels.ThefirstpracticalheatreleaserateapparatuswasdevelopedbyProfessorEdwinSmithatOhioStateUniversity.ASTME-1354:Amoresophisticatedapparatus---theconecalorimeterwassubsequentlydevelopedatNIST.AkeyfeatureoftheNISTworkistherecognitionthatformostmaterialstheamountofheatreleasedperunitofoxygenconsumedisnearlyaconstant.北京理工大學3.5熱釋放速率及測試Muchrecentfire57用氧消耗量熱儀測試材料、產品熱及煙釋放的標準試驗方法ASTME-1354

北京理工大學3.5熱釋放速率及測試用氧消耗量熱儀測試材料、產品熱及煙釋放的標準北京理工大學3.58北京理工大學3.5熱釋放速率及測試儀器基本結構北京理工大學3.5熱釋放速率及測試儀器基本結構59氧消耗原理：對大多數聚合物材料，燃燒時消耗單位

質量氧氣時的燃燒熱為13.l土4％kJ。只要精確測定材料在燃燒時的耗氧量，即可獲得準確的熱釋放速率。熱輻射功率范圍：10110kW／m2樣品尺寸：100×100mm，厚度不大于50mm北京理工大學3.5熱釋放速率及測試氧消耗原理：對大多數聚合物材料，燃燒時消耗單位北京理工大學360北京理工大學3.5熱釋放速率及測試E--耗氧燃燒熱，燃料與氧完全燃燒時反應掉每克氧所產生的熱量，單位kJ/g。Hc

--燃燒熱，單位kJ/mol或kJ/gr0

--氧與燃料完全燃燒時的計量比甲烷完全燃燒的反應式：CH4+2O2

CO2+2H2OΔΔ北京理工大學3.5熱釋放速率及測試E--耗氧燃61燃料燃燒熱燃料燃燒熱kJ/g聚合物kJ/gO2kJ/g聚合物kJ/gO2甲烷50.0112.54PET22.0013.21正丁烷45.7212.78PC29.7213.12PE43.2812.65PA-629.5812.67PS39.8512.97棉18.4013.40PMMA24.9812.98木材17.7612.51PVC16.4312.84煤35.1713.51PAN30.3613.60表3-15一些聚合物的燃燒熱

北京理工大學3.5熱釋放速率及測試燃料燃燒熱燃料燃燒熱kJ/g聚合物kJ/gO2kJ/g62錐型量熱儀（CONE）熱釋放速率（HRR）總熱釋放（THR）有效燃燒熱（EHC）點燃時間（TTI）比消光面積（SEA）煙比率（SR）有毒氣體釋放（CO）質量損失速率（MLR）北京理工大學3.5熱釋放速率及測試錐型量熱儀（CONE）北京理工大學3.5熱釋放速率及測試63北京理工大學3.5熱釋放速率及測試熱釋放速率HRR（heatreleaserate，kW/m2）：單位面積樣品釋放熱量的速率。2.總熱釋放THR(totalheatrelease，kJ/g)：單位質量的材料從開始燃燒到某一時刻t所釋放的總熱量。3.有效燃燒熱EHC（effectiveheatofcombustion,MJ/kg）:某一時刻t時所測得的熱釋放與質量損失之比。4.點燃時間TTI(timetoignition，s)：使材料表面有發光火焰燃燒時所需的點燃時間。5.質量損失率MLR(masslossrate，kg/s或%/min)：材料在燃燒時的質量損失的變化速率。北京理工大學3.5熱釋放速率及測試熱釋放速率HRR（hea64北京理工大學3.5熱釋放速率及測試6.煙比率SR(smokeratio，1/m)：CONE測得的消光系數，k=L-1ln(I0/I)，I0表示入射光強度；I表示透射光強度；L表示光路長度。

7.比消光面積SEA(specificextinctionarea，m2/kg)：揮發每單位質量燃料所產生煙的能力。k—消光系數，1/mVf—煙道中燃燒產物的體積流速，m3/sL—被測煙道的光學長度，mI0—入射光強度I—透射光強度北京理工大學3.5熱釋放速率及測試6.煙比率SR(sm65北京理工大學3.5熱釋放速率及測試HRR（kW/m2）=EHC（MJ/kg）MLR（kg/s）SPR（m2/s）=MLR（kg/s）

SEA（m2/kg

）8.煙產生速率SPR(smokeproductionrate，m2/s)：比消光面積與質量損失速率之積。9.總煙產量TSP(totalsmokeproduction，m2/kg)：單位質量的樣品，對煙產生率-時間函數的積分值，為累計煙釋放量。10.CO、CO2的生成量（CO、CO2yield，kg/kg）：單位樣品損失的質量所產生的CO、CO2的量。北京理工大學3.5熱釋放速率及測試HRR（kW/m2）=66阻燃性能測試方法課件67北京理工大學3.5熱釋放速率及測試樣品起始分解溫度/℃第一個熱分解峰/第二個熱分解峰殘余炭/%（600℃）Tmax/℃Rmax/(%/min)質量損失/%PVC231/410288/45614.9/4.364.0/23.06.5PVC的熱分析數據（升溫速率10℃/min，N2）理論計算：PVC中Cl含量為56.8%，以HCl計58.5%北京理工大學3.5熱釋放速率及測試樣品起始分解溫度第一個熱68北京理工大學3.5熱釋放速率及測試InfluenceofirradianceonHRRofPVCatthreeirradiances:1---50kW/m2；2---35kW/m2；3---25kW/m2InfluenceofirradianceonMLRofPVCatthreeirradiances:1---50kW/m2；2---35kW/m2；3---25kW/m2北京理工大學3.5熱釋放速率及測試Influenceof69北京理工大學3.5熱釋放速率及測試北京理工大學3.5熱釋放速率及測試70北京理工大學3.5熱釋放速率及測試北京理工大學3.5熱釋放速率及測試71北京理工大學3.5熱釋放速率及測試InfluenceofCu2O,MoO3onMLRofPVCat25kW/m2：1---PVC；2---Cu2O/PVC；3---MoO3/PVC北京理工大學3.5熱釋放速率及測試Influenceof72阻燃性能測試方法課件73建筑材料火測試標準方法ASTME-119北京理工大學3.6火焰穿透性及測試建筑材料火測試標準方法ASTME-119北京理工大學3.74試樣：6.1m6.1m(12.7mm+12.7mm)，表面涂有防火涂料，裝在鋼質試樣架上，垂直固定在燃燒爐中，涂有防火涂料的一面朝里。北京理工大學3.6火焰穿透性及測試試樣：6.1m6.1m(12.7mm+12.7mm)，表75北京理工大學3.6火焰穿透性及測試北京理工大學3.6火焰穿透性及測試76北京理工大學3.6火焰穿透性及測試北京理工大學3.6火焰穿透性及測試77北京理工大學3.6火焰穿透性及測試北京理工大學3.6火焰穿透性及測試78測試進行1h，樣品背面5個熱電偶平均溫升121℃（250℉）北京理工大學3.6火焰穿透性及測試測試進行1h，樣品背面5個熱電偶平均溫升121℃（250℉79（2）GB/T15442.2-1995飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法大板燃燒法北京理工大學3.6火焰穿透性及測試（2）GB/T15442.2-1995飾面型防火涂料防火80試樣：基材為一級五層膠合板900mm900mm5mm涂料濕涂覆比500g/m2測試：耐火時間（按時間-溫度曲線調節火焰溫度）北京理工大學3.6火焰穿透性及測試試樣：基材為一級五層膠合板900mm900mm5mm北81耐火時間：在規定的基材和特定燃燒條件下，試件背

火面溫度達到220℃或試板出現穿透所需時間（min）判據：實測耐火時間規定“耐火時間”一級飾面型防火涂料：耐火時間20min二級飾面型防火涂料：耐火時間10min北京理工大學3.6火焰穿透性及測試耐火時間：在規定的基材和特定燃燒條件下，試件背北京理工大學382黃銅燃燒杯外徑24mm壁厚1mm高17mm容積約6ml飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法小室法GB/T15442.4-1995北京理工大學3.6火焰穿透性及測試黃銅燃燒杯飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法小室法北京理83試樣：基材為一級華木或一級松木五層膠合板

300mm150mm5mm涂料濕涂覆比250g/m2測試：5mL化學級無水乙醇，杯沿距試件25mm點火、關門，火焰自熄為止結果：質量損失（稱重，0.1g）炭化體積（量基材炭化長、寬、深度，cm3）

一級：質量損失5，炭化體積15二級：質量損失25，炭化體積75北京理工大學3.6火焰穿透性及測試試樣：基材為一級華木或一級松木五層膠合板北京理工大學3.684序號項目指標與級別一級二級1耐燃時間，min20102火焰傳播比值25753阻火性質量損失，g515炭化體積，cm32575表3-16飾面型防火涂料防火性能級別與指標（GB15442.1-1995）耐燃時間：規定基材及燃燒條件下，試板背面溫度達到220℃或穿透所需的時間（min）。火焰傳播比值：當石棉板的火焰傳播比值為“0”，橡樹木板的火焰傳播比值為“100”時，試板具有的表面火焰傳播特性數據。質量損失：規定的涂覆比值及燃燒條件下，試件燃燒前后質量差（g）。炭化體積：規定的涂覆比值及燃燒條件下，基材炭化的最大長、寬、深度的乘積（cm3）。北京理工大學3.6火焰穿透性及測試序號項目指標與級別一級二級1耐燃時間，min201085北京理工大學3.7煙密度及測試北京理工大學3.7煙密度及測試86NBS煙箱測試(NBSSmokeChamberTest，ASTME662TestMethodforSpecificOpticalDensityofSmokeGeneratedbySolidMaterials)TheNationalBureauofStandards(NBS)SmokeChambertestprovidesthemostwidelyusedlaboratorydeterminationofthesmokegeneratedbyburningmaterials.Samples(samplesize3”3”)areburnedineithertheflamingorsmoulderingmode,andthespecificopticaldensityoftheresultingsmokeismeasuredphotometrically.Itisoftenrequiredformasstransit,railwayandsomemilitaryapplications.塑料燃燒性能實驗方法煙密度法GB8323-1987北京理工大學3.7煙密度及測試NBS煙箱測試(NBSSmokeChamberTes87煙密度箱結構示意圖1-試驗箱；2-箱門；3-試樣調節桿；4-排煙開關；5-控制柜；6-下光窗；7-定位桿；8-排煙口；9-進風口；10-光電器件暗盒北京理工大學3.7煙密度及測試煙密度箱結構示意圖北京理工大學3.7煙密度及測試88煙密度箱內支架示意圖1-輻射爐；2-爐支架；3-試樣表面；4-試樣盒；5-支架；6-燃燒器北京理工大學3.7煙密度及測試煙密度箱內支架示意圖北京理工大學3.7煙密度及測試89原理：利用光束通過煙層光強衰減的規律樣品：75mm75mm1mm測試：20min，無焰燃燒或有焰燃燒，獲得煙密度曲線

DS=G[log10(100/T)+F]G=

V/AL=132,V–煙箱體積(m3)A–樣品面積(m2)L–通過煙層的光程(m)T

–透光率F

–校正因子北京理工大學3.7煙密度及測試原理：利用光束通過煙層光強衰減的規律北京理工大學3.7煙密90Dm=132log100/Tmin北京理工大學3.7煙密度及測試Dm=132log100/Tmin北京理工大學3.7煙911111

平均產煙速率

R=(Dm/20)（———+———+———+———）t0.3–t0.1t0.5–t0.3t0.7–t0.5t0.9–t0.7煙霧遮光指數SOI

Dm

21111SOI=—————（———+———+———+———）2000t16t0.3–t0.1t0.5–t0.3t0.7–t0.5t0.9–t0.7

式中：t0.1、t0.3…分別表示煙積累Dm達到的10%、30%等的時間（min）。

t16是達到人眼可以透視的臨界比光密度Ds=16的時間（min）Ds=16是透光率（T）等于75%對應的光密度，此時5~7米外不可見。北京理工大學3.7煙密度及測試

92OwingtomodeofactionofIFRs,onlyverylittlesmokeisformedintheearlystagesofafire.BrominatedFR-PPChlorinatedFR-PPIFR-PPPP北京理工大學6.7商品化膨脹型阻燃劑OwingtomodeofactionofIFR93外形尺寸：300mm300mm790mm燃燒系統：本生燈火焰光電系統：橫向試件尺寸：3030厚度h（mm）建材密度(kg/m3)1000，h=6100~1000，h=10100，h=25測試：試件水平放置，4min結果：吸收率與時間關系曲線建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法GB8627-1999北京理工大學3.7煙密度及測試外形尺寸：300mm300mm790mm建筑材料燃燒或分94北京理工大學3.7煙密度及測試北京理工大學3.7煙密度及測試95北京理工大學3.7煙密度及測試北京理工大學3.7煙密度及測試96最大煙密度值MSD：曲線最高點的吸收率值總的產煙量：曲線下圍成的面積煙密度等級SDR：SDR=1/16（a1+a2+??????+a16）100式中：a1、a2

??????a16為每隔15s三個試件平均煙密度的百分率值B1（煙密度等級SDR75）

北京理工大學3.7煙密度及測試最大煙密度值MSD：曲線最高點的吸收率值B1（煙密度等級S97GA132ToxicitytestingoffireeffluentsfromsmokeofbuildingmaterialsClassA/Classificationcriteria:LC0*≥25mg/lTestapparatus(DIN53436,JASA1321)Criteriaandmethodology(ISOTR9122-2)Specimensize:400mmlengthExposureTimeforratstested:30minObservationperiod:3days*LC0–LethalConcentrationthatkills0%ofexposedratsinthegiventime北京理工大學3.8毒及腐蝕性氣體測試GA132Toxicitytestingoffir98試樣：L≥400mm，并按設計的煙氣濃度計算試件質量，3~5件試驗裝置：制煙裝置同DIN53436，小鼠染毒轉籠及染毒箱同JISA1321，試驗及評價方法同ISOTR9122-2試驗時間：染毒30min，染毒后觀測期3天A級復合（夾芯）材料的判定：全不致死濃度LC0≥25mg/l北京理工大學3.8毒及腐蝕性氣體測試試樣：L≥400mm，并按設計的煙氣濃度計算北京理工大學399北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

3.1阻燃性能分類3.2測試標準及法規3.3點燃性及自熄性測試3.4火焰傳播性能及測試3.5熱釋放速率及測試3.6火焰穿透性及測試3.7煙密度及測試3.8毒及腐蝕性氣體測試北京理工大學第3章阻燃性能測試方法3.1阻燃性能分類100

Whycarryoutfiretests?

meetingaregulatoryrequirementdemonstratingthataproducthasadequatefiresafetyperformanceWhichproductsdoneedthefiretest?Productsonlyconcernstheflameretardedplasticsinthebuildingandconstruction,thetransport,theE&Eandfurnituremarkets.北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

Whycarryoutfiretests?101Howtoselectthefiretestmethods?thepolymer(product)anditsend-use

theperformancerequirements

regulatoryrequirements北京理工大學第3章阻燃性能測試方法

請注意:

標準（Standards）與指令（Directive）、法規(Regulation/Legislation)的區別。Howtoselectthefiretestme102FirePropertiesInmanyrespects,fireisasequenceofevents.Dependingupontheapplicationdifferentfirepropertiesareimportant.Ignitability---Howreadilywillamaterialignite?towhatkindofignitionsource?acigarette,amatch,alargeopenflame?

Flamespread---Howrapidlywillfirespreadacrossapolymersurface?Horizontal,upward,downward,acrossaceiling?

Heatrelease---Howmuchheatisreleased?howquickly?北京理工大學3.1阻燃性能分類FireProperties北京理工大學3.1阻燃性能分103

Fireendurance---howrapidlywillfirepenetrateawall,floor,orceiling,orotherbarrier(firepenetration)?Easeofextinction---howeasilywillthefiretoout?Smokeopacity---Howmuchsmokeisreleased?Howquickly?

Toxicityoffireeffluents---Howpotentandhowrapidlyaretoxicgasesreleased?Aretheyirritating?

Corrosivityoffireeffluents

---Howpotentandhowrapidlyarecorrosivegasesreleased?Aretheyirritating?北京理工大學3.1阻燃性能分類Fireendurance---howrapid1043.2測試標準及法規北京理工大學Asanexample,thestructureofthestandardizationcommitteeISOTC61SC4(Plastics