1 范圍

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在實驗室環(huán)境下測定橡膠燃燒性能的兩種方法：氧指數(shù)法（方法A）和垂直燃燒法（方法B）。

      本標(biāo)準(zhǔn)適用于在實驗室環(huán)境下評定橡膠材料的燃燒性能及阻燃性能，不適用于評定實際使用條件下橡膠材料的著火危險性。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

      GB/T 2941-2006 橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序（ISO 23529：2004，IDT）

      GB/T 3863 工業(yè)用氧

      GB/T 3864 工業(yè)氮

      HG/T 3095 橡膠火焰試驗術(shù)語

3 術(shù)語和定義

      HG/T 3095確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

      氧指數(shù) oxygen index

      在規(guī)定的試驗條件下，在23℃±2℃的氧和氮混合氣流中，維持橡膠材料燃燒的最低氧濃度（用體積分?jǐn)?shù)表示）。

4 方法A-氧指數(shù)法

4.1 試驗原理

      試樣垂直地支撐在一個透明的燃燒筒內(nèi)，燃燒筒內(nèi)有向上流動的氧和氮的混合氣體，點燃試樣的上端，然后觀察燃燒現(xiàn)象，并與規(guī)定的限度值比較燃燒持續(xù)時間或燃燒長度。通過在不同的氧濃度中試驗，可測得維持材料燃燒的最低氧濃度。試驗的試樣中要有50％超過規(guī)定的燃燒持續(xù)時間或燃燒長度。

4.2 試驗裝置

      試驗裝置見圖1。

4.2.1 燃燒筒：一只能直立于底座之上的耐熱透明玻璃筒，其內(nèi)徑為75mm，總高度為450mm，以保證筒內(nèi)的氣流速度為40mm/s±10mm/s。筒內(nèi)底座上裝有試樣支架，并有引入氧氮混合氣體的導(dǎo)管，試樣支架的下部應(yīng)裝一片金屬網(wǎng)。燃燒筒底部應(yīng)填充直徑為3mm～5mm的玻璃球，填充高度80mm~100mm。

      注：也可以采用其他尺寸的燃燒筒，但燃燒筒尺寸不同所得出的氧指數(shù)的值可能會有差異，宜在試驗報告中注明。

4.2.2 試樣支架：在燃燒筒軸心位置豎直地夾持試樣的夾子。

4.2.3 氣源：氧氣應(yīng)符合GB/T 3863的要求；氮氣應(yīng)符合GB/T 3864的要求。

4.2.4 氣體測量和控制系統(tǒng)：由壓力表、調(diào)節(jié)閥、轉(zhuǎn)子流量計（氧、氮轉(zhuǎn)子流量計的最小刻度為0.05 L/min）等組成。

      1——點火器；

      2——燃燒簡；

      3——試樣；

      4——金屬網(wǎng)；

      5——試樣支架；

      6——玻璃球；

      7——底座；

      8——混合氣體調(diào)節(jié)閥；

      9——混合氣體壓力表；

      10——氧氣流量計；

      11——氧氣調(diào)節(jié)閥；

      12——氧氣壓力表；

      13——混合氣體流量計；

      14——氧氮混合器；

      15——氮氣流量計；

      16——氮氣調(diào)節(jié)閥；

      17——氮氣壓力表。

圖1 試驗裝置示意圖

4.2.5 點火器：一根仲入燃燒筒內(nèi)點燃試樣的管子，其噴嘴直徑為2mm±1mm。燃?xì)饪筛鶕?jù)情況選用丙烷、丁烷、液化石油氣、天然氣等。燃燒時從噴嘴垂直向下噴出的火焰長度為16mm±4mm。

4.2.6 計時器：最小刻度值為0.1s的秒表或其他相當(dāng)?shù)挠嫊r裝置。

4.2.7 測長量具：最小刻度值為1mm不銹鋼直尺。

4.2.8 通風(fēng)系統(tǒng)：為排除試驗中產(chǎn)生的煙霧和有害氣體，試驗應(yīng)在通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行，但試驗過程中不能開抽風(fēng)機，以免影響燃燒筒內(nèi)的氣流速度。

4.3 試樣

4.3.1 試樣尺寸為長80 mm～150 mm，寬6.5 mm±0.5mm，厚3mm±0.25 mm。

4.3.2 試樣的制備和調(diào)節(jié)應(yīng)按GB/T 2941-2006的要求進(jìn)行。

4.3.3 為了便于測量試樣的燃燒長度，在距試樣點火端50mm處作一標(biāo)記。

4.3.4 對已知氧指數(shù)值相差在±2范圍內(nèi)的橡膠材料，應(yīng)準(zhǔn)備15個試樣；對未知氧指數(shù)或具有不穩(wěn)定燃燒特性的橡膠材料，準(zhǔn)備15個～30個試樣。

4.4 試驗步驟

4.4.1 檢查試驗裝置，確保完好。燃燒筒應(yīng)安放垂直，在筒中央的試樣支架上垂直夾好試樣，試樣頂端距離筒口至少100mm。

4.4.2 根據(jù)經(jīng)驗或試樣在空氣中燃燒的情況，估計開始試驗時的氧濃度。試樣在空氣中迅速燃燒，氧濃度（體積分?jǐn)?shù)）估計為18％；在空氣中緩慢或不穩(wěn)定燃燒，估計為21％；在空氣中不著火，至少估計為25％。氧濃度的計算公式見附錄A。

4.4.3 按4.4.2確定氧濃度后，調(diào)好氧氮混合氣體流量（氧氣和氮氣流量參見附錄B），并讓其在燃燒筒中至少流動30s，以除去燃燒筒中的空氣。每個試樣試驗前都應(yīng)重復(fù)此過程，以保證燃燒筒中的氣流量在試驗的點火和燃燒過程中不發(fā)生變化。在點火和燃燒過程中，不應(yīng)改變氣流速度和氧氮氣體濃度。

4.4.4 點燃點火器，將火焰調(diào)到規(guī)定的長度，把點火器噴嘴伸人燃燒筒內(nèi)。讓火焰充分接觸試樣頂端表面，但不能與側(cè)面接觸。施加火焰時間不超過30s，其間每隔5s移開點火器觀察一次，看試樣是否被點燃。如果試樣整個頂端面都燃燒起來，就認(rèn)為試樣已被點燃，立即開始計時，或測量燃燒長度。

4.4.5 燃燒特性按下面要求評定：

4.4.5.1 若試樣燃燒時間不到180s或燃燒不到50mm標(biāo)記處火焰白熄，記作特征“0”，并記錄此時的燃燒時間和燃燒長度。

4.4.5.2 若試樣燃燒時間超過180s或燃燒超過50mm標(biāo)記處，記作特征“x”，并將試樣熄滅。

4.4.5.3 如有熔滴、結(jié)炭、不穩(wěn)定燃燒、陰燃等現(xiàn)象，也作為燃燒特征加以記錄。

4.4.6 為繼續(xù)試驗需要選擇下一個氧濃度。應(yīng)按這樣的原則來選擇氧濃度：若得到“0”特征，應(yīng)增加氧濃度；若得到“x”特征，應(yīng)降低氧濃度。

4.4.7 用適當(dāng)?shù)募壊罡淖冄鯘舛?，重?fù)4.4.4～4.4.6的操作，直到有一對“0”和“x”特征的氧濃度相差小于或等于1。這兩個相反的特征不一定是連續(xù)出現(xiàn)的（參見附錄C中C．1），“0”特征的氧濃度不一定比“x”特征的低。用這一對特征中“0”的相應(yīng)氧濃度作為初始氧濃度。

4.4.8 用由4.4.7得到的初始氧濃度，重復(fù)4.4.4～4.4.6的操作，試驗1個試樣，記錄所用的氧濃度和特征作為第一個結(jié)果。

4.4.9 取氧濃度級差d＝0.2％，重復(fù)4.4.4～4.4.6的操作，直到得出與第一個結(jié)果相反的特征為止。記錄這些特征和相應(yīng)的氧濃度。

4.4.10 保持d＝0.2％，重復(fù)4.4.4～4.4.6的操作，再試驗4個試樣，記錄每個試樣所用的氧濃度及其特征，并指定用于最后1個試樣的氧濃度為最終氧濃度c。將這4個特征和4.4.9中得到的最后1個特征排列到一起，以便確定k值。

4.4.11 計算最后6個試樣所用的氧濃度（包括cf）的估計標(biāo)準(zhǔn)差σ（見4.5.3），如果下列關(guān)系成立：

2/3σ＜d＜3/2σ

      則按4.5.1計算的氧指數(shù)結(jié)果可信，否則：

      若d＜2/30，增加d值，重復(fù)4.4.9～4.4.11的操作，到條件滿足為止；

      若d＞3/20，當(dāng)d-0.2％，認(rèn)為氧指數(shù)結(jié)果可信。但當(dāng)d＞0.2％，則減少d值，重復(fù)4.4.0-4.4.11的操作，到條件滿足為止。

4.5 結(jié)果的計算

4.5.1 氧指數(shù)（OI）

      氧指數(shù)（OD）的計算見公式（1）：

OI=c_f + kd             (1)

      式中：

      OI——用體積分?jǐn)?shù)表示的氧指數(shù)，計算中保留兩位小數(shù)，報告中只保留一位小數(shù)；

      c_f——用體積分?jǐn)?shù)表示的最終氧濃度，保留一位小數(shù)；

      k——系數(shù)，確定方法見4.5.2；

      d——用體積分?jǐn)?shù)表示的氧濃度級差，保留一位小數(shù)。

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