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高效适用的阻燃塑料防火测试

因为大部分聚合物不能满足当场防火安全规范，因而现阶段pvc电线已经产品研发中，它可用以电气设备/电子工业、建筑业、消费品行业及其汽车、路轨车子和飞机制造等全部运送行业。经确认，下列方式可用以测试阻燃性聚合物：UL94 V易燃性测试(竖直测试);锥型量热法;小型点燃量热法(MCC);热重精确测量和热重剖析。

根据UL 94 V的易燃性测试

有机化学领域和高分子材料生产商在开发设计pvc电线时，英国安全性检测室企业(UL)的UL94规范常被作为标准，或是是做为正确引导其开展开发设计的一项测试规范。UL最开始用UL94 V阻燃性测试来审核进到英国电气设备/电子器件行业的塑胶。可是，伴随着经济全球化过程的发展趋势，这一测试已变成国际性认可的证实聚合物在全部运用中易燃性的级别规范。

该测试必须一个测试条(125毫米 x 12.5毫米 x 薄厚)和20毫米长、50瓦的甲烷气体火苗。在竖直点燃测试(V测试)中，火苗引燃测试样版2次，每一次10秒。每一次引燃火苗以后，在棉絮的协助下评定余燃時间和熔化物滴下状况。图1所显示为试件的预备处理、测试全过程和塑胶材料的易燃性级别规范。

依据其薄厚，原材料被获评V-0、V-1或V-2级：

◆UL94 V-0：10秒内自熄，无熔化物滴下，无不断三十秒之上的余焰。

◆UL94 V-1：三十秒内自熄，无熔化物滴下，无不断60秒之上的余焰。

◆UL94 V-2：三十秒内自熄，有熔化物滴下。

UL 9V、9VA和9VB意味着更严苛的塑胶阻燃等级，125毫米长、500瓦的甲烷气体火苗将竖直定项的测试条(125毫米 x 12.5毫米 x 薄厚)引燃(9VA和9VB则必须引燃水准板)。仅有V-2级之上的塑胶才可依据适用更大壁厚原材料的UL 9V规范开展附加鉴定。做到这一级别的规范是：

◆9V：火苗引燃五次，每一次不断5秒再中止5秒。引燃五次以后，在60秒的時间内无余燃或余焰;无熔化物滴下，包含点燃棉絮。

◆9VA、9VB：除开9V的规定以外，将火苗在水准板正下方引燃。9VA：板上不允许有烧穿点(孔);9VB：歇火后容许有由此可见的烧穿点(孔)。

与别的防火安全测试不一样，UL94-V测试无法比拟的优点取决于：塑胶的级别规范是根据壁厚的。对不一样壁厚的阻燃性和非阻燃性的 PC ABS试件开展易燃性测试的結果如表1所显示。

不够的是UL94-V测试的测试设备、运作和评定光凭工作经验而无科学论证。但UL在审核层面拥有与众不同的优点，因而适用塑胶在诸多行业的运用。

UL阻燃等级较大的难题取决于它关键测试模制作而成的件(试件)，易燃性级别则根据塑料原材料开展测试。因而，测试結果在非常大水平上在于生产加工标准(误差达到2个阻燃等级)、冲压模具(误差达到一个阻燃等级)、进胶口和凹模的相对位置、试验室內部或世界各国试验室中间的主观性评定及其未历经数据分析的测试评定(一旦试品不过关，测试也被视作不过关)。

因而，因为试件并不是总在同样的标准下生产制造出去，因此将该测试用以模制作而成的零件，結果很有可能造成误差。防止这类状况的有效方式是将生产加工标准列入阻燃等级测试中。

锥型量热法防火安全测试

用锥型量热仪开展防火安全测试的步骤在规范标准中有详细说明。

锥型加温电磁线圈在可变性辐射热为0-100kW/m2的标准下匀称地辐射源规格为100毫米x100Mm x d的试件的表层(d优选薄厚 = 3毫米)并在薄厚方位上开展点燃(图2)。热释放出来量根据氧耗法明确，其基本原理是每公斤co2耗费所释放出来的发热量是13.1 MJ。

在测试全过程中，每企业总面积释放出来的发热量和相对的点燃時间均被标明。根据锥型量热仪得到的测试結果具备下列主要参数特点：引燃時间(TI);热释放出来速度(HRR);较大热释放出来速度(PHR);总热释放出来量(THR);CO和CO2总容积;烟浓度值。

图3所显示为用锥型量热仪测出的阻燃性和非阻燃性的PC ABS试件的矩阵的特征值。从这当中能够 看得出，阻燃性组PC ABS的打火时间长了约75%，较大热释放出来量仅有非阻燃性试件的约50%。这也是为什么阻燃性试件做到了UL94 V-0级别而PC ABS纯环氧树脂沒有做到的缘故。

与UL94 V测试对比，塑胶对火反映的这种普遍特点必须大量的時间、成本费和测试劳动量。遭受试件生产制造方式的限定，该方式在测试厚壁原材料(d <毫米)时不足精确。

小型点燃量热法（MCC）

小型点燃量热法的优点取决于其不会受到生产加工的危害。它可以在生产加工以前查验料粒及其构件试品，进而推测生产加工导致的危害。一小部分塑胶(2-3Mg)在稀有气体(比如：N2)眼前用包围着环境试验箱的加温电磁线圈开展加温(图16)。加温和N2供货终断后，外界点火器引燃释放出来的易燃气体并制氧。热释放出来量根据氧耗法明确。在测试全过程中，每企业化学物质释放出来的发热量和相对的试件溫度均被标明(图5)。

图6所显示为测试的阻燃性和非阻燃性 的PC ABS化合物的矩阵的特征值。从这当中能够 看得出，阻燃性化合物造成较大品质转变相匹配的溫度转变了约95 K(从约445°C升到约540°C)。阻燃性化合物的热释放出来率均值降低了约130W/g。PC ABS的热释放出来速度的透射(最高值差别)是80W/g，虽然其热释放出来速度明显减少，同样的阻燃性化合物则高于10W/g。测试結果出現大的透射的缘故是料粒中防腐剂的遍布不匀称。

热重精确测量和热重剖析(TGA)

热重精确测量和热重剖析的测试设备和测试全过程在ISO 11385和DIN 51006中作出了规范化。以5-10mg的塑胶作试件，观察在0-50K/min(一般为20K/min)的加温速度下加温到最大1000°C时试件品质遭受溫度和時间的危害。为了更好地有利于较为和了解，图7以随溫度转变的求微分数据信号dm/dt(衍化热重测量方法，以%表明品质溫度曲线图的计算結果)的方式表明了阻燃性和非阻燃性PC ABS化合物的测试結果。

从这当中能够 看得出，PC ABS有两个不一样的特点最高值，一个是ABS的458°C，一个是PC的538°C。阻燃性化合物的最高值溫度在476°C -547°C中间转变，以品质和/放热反应的较大转变来表明。它相匹配了约95K的转变，因而处在小型点燃量热法的結果范畴内。

总结

这种测试不可以精确地评定所述阻燃性和非阻燃性 PC ABS化合物对火的反映。但这并不重要。反过来，这种結果表明了常用方式的局限。所述方式要不沒有健全的科学论证(UL94)，要不结合实际欠缺确立一致的规范来评定和较为pvc电线防火安全对策的实效性。TGA和MCC对溶解溫度得到了相近的結果，但TGA未出示相关塑胶点燃个人行为的信息内容。MCC在原材料开发设计全过程中是一种好用的輔助方式，但无法说明样子构造对点燃个人行为的危害。

因而，为了更好地表明易燃性与原材料、样子构造和生产加工标准的关联，大家必须可以科学研究地量化分析对火反映而且能够 迅速实行的新方式，还理应能更改样子构造、依据构件调节火苗并剖析浓烟。假如测试可以适用各种各样壁厚的试件――如根据Campus磨具系统软件或配置直徑为25-30mm的挤出机螺杆的塑料机生产制造的试件，则更为理想。样版样子和生产制造标准的不稳定性使其可以根据神经元网络来预测分析成分和未查验的构形。

坐落于德国纽伦堡的弗里德里希亚力山大高校巴伐利亚聚合物研究室(BPI)的新重点实验室已经深入分析全新的结构化分析方式来测试料粒和二维试件。

来源于：荣格

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