纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法

1范围
    本标准规定了纤维增强塑料燃烧性能试验方法之一---氧气支书的试验装置、试验步骤和结果计算。
    本标准适用于玻璃纤增强塑料和碳纤维增强塑料的氧气指数的测定。
    本标准仅适用于评定本标准规定条件下材料的燃烧性能，但不能评定实际使用条件下材料的着火危险性，不适用于评定受热后呈高收缩率的材料。
2规范性引用文件
   下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据根标准达成协议的各方面研究是否可使用这些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件。其新版本适用于本标准。
     GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则
     GB/T 3863 工业用氧（GB/T 3863-1995,eqv POCT 5583:1978)
     GB/T 3864 工业氮（GB/T 3864--1996,eqv POCT:1974)
3术语和定义
   下列术语和定义适用于本标准。
3.1
   氧指数 OXYGENINDEX
   在规定的试验条件下，在氮气和氧气混合气体中（23±2）℃时，刚好维持材料燃烧的小氧浓度，它以体积分数表示。
4原理
   将试样垂直固定在燃烧筒中，使氧、氮混合气流由下向上流过，点燃试样顶端，同时记时和观察试样燃烧长度，与所规定的判据相比较。在不同的氧浓度中试验一组试样，测定试样刚好维持平稳燃烧时的低氧浓度，用混合气中氧含量的体积分数表示。
5试验装置
5. 1氧指数测定仪
    氧指数测定仪示意图如图1所示。
5. 1 ．1燃烧筒
    小内径75 mm、高450 mm、顶部限流盖出口的内径为40 mm的耐热玻璃管。垂直固定在可通过氧、氮混合气流的基座上。底部用直径为(3～5) mm的玻璃珠充填，填充高度为(80～100) mm。在玻璃珠上方放置一个金属网，以防下落的燃烧碎片阻塞气体人口和配气通路。
5: 1 ．2试样夹
    能固定在燃烧筒轴中心位置上，并能垂直夹住试样的构件。试样夹及其支撑物的轮廓应光滑，使引人气体的喘流小化。
5．1 ．3流量测量和控制系统
    合适的气体流量计，控制混合气体中氧气浓度的体积含量精度在±0.5％，调节混合气体浓度的体积含量，精度在士0．1％。

                    图1氧指数测定仪示意图
5. 2气源
    用GB/T3863中所规定的氧和GB/T3864中所规定的氮及所需的氧、氮气钢瓶和调节装置。气体使用的压力不低于1 MPa。
5．1 ．3流量测量和控制系统
    合适的气体流量计，控制混合气体中氧气浓度的体积含量精度在±0.5％，调节混合气体浓度的体积含量，精度在士0．1％。
5.3点火器
    由一根金属管制成，尖端为内径(2±1) mm的喷嘴，火焰长度可以随意控制，并能进人燃烧筒上方点燃试样，当喷嘴垂直向下时，火焰的长度为（16±4) mm。热源为丙烷，或丁烷、石油液化气、煤气、天然气等。
    注：仲裁试验时，须以未混有空气的丙烷作为点燃气体。
5.4排烟系统
  能排除燃烧产生的烟尘和灰粒，但不应影响燃烧筒中气体的流速和温度。
5.5其他
5.5.1秒表
    精度0. 1 s。
5.5.2游标卡尺
    精度0. 01 mm
6试样
6. 1试样制备
按GB/T 1446试样制备的有关规定。
6.2尺寸
    试样长度为(70～150) mm,宽度为(6.5±0.5) mm,厚度为(3±0.25) mm，其他厚度的试样也可
进行试验，但试验结果只能在同样厚度下比较。
6.3试样数量
    每组试样不少于5根。
6.4外观要求
    试样外观应符合GB/T 1446的有关规定。
6.5状态调节与试验环境
    状态调节和试验环境按GB/T 1446有关规定执行。
7试验步骤
7.1试样测量
    测量试样尺寸，厚度准确至0. 01 mm.
7.2设备检查
    试验前，应转动阀门，检查连接处是否漏气。
7. 3开始试验时氧浓度的确定
    根据经验或试样在空气中点燃的情况，估计开始试验时氧浓度。如在空气中迅速燃烧，则开始试验时的氧浓度为18％左右；在空气中缓慢燃烧或时断时续，则为21％左右；在空气中离开点火源即灭，则至少为25％以上。
7. 4安装试样
    将试样夹在夹具上，垂直地安装在燃烧筒的中心位置上，保证试样顶端低于燃烧筒顶端至少100 mm，试样暴露部分低处应高于燃烧筒底部至少100 mm。
7．5调节气体控制装置
    用7. 3中确定的氧浓度，以(40±2）mm/s的速度，洗涤燃烧筒至少30 s。
7．6点燃试样
    使火焰的低可见部分接触试样顶端并覆盖整个顶表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。在确认试样顶端全部着火后，立即移去点火器，开始记时。
    点燃试样时，火焰作用时间长为30 s,若在30 s内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30 s内点燃为止。
7.烧行为观察和记录
7.7. 1反复进行下面a条和b条的操作，测得三次试样燃烧时间为3 min以

上的低氧浓度，即a条的氧浓度值，但a条和b条所得的氧浓度之差应小于0．5％。在燃烧过程中流不能改变，也不能打开排烟系统。
  a)试样燃烧时间大于⒊min则降低氧浓度；
  b)试样燃烧时刚、于3 min则增加氧浓度。
7．7.2应记下材料燃烧特性，例如：熔滴、烟灰、结炭、漂游性燃烧、灼烧、余辉或其他需要记录的特性。
8氧指数的计算
    氧指数OI按下式计算：
             OI=（02）／［（OZ）＋( Nz）］X 100……（1）
    式中：
    0I―氧指数，用体积分数表示，% ；
    ( Oz）―氧气的流量，单位为升每分钟(L/min)；
    (N2 ）―氮气的流量，单位为升每分钟( L/ min)。
9试验结果
9. 1每根试样的氧指数值。
9. 2算术平均值，取小数点后一位。                                

10试验报告
    试验报告应包括下列内容：
    a)注明采用本标准；
    b)材料的鉴别特征：名称、编号、基料牌号、成型工艺、批号、生产厂、出厂日期等；
    c)试样尺寸和状态调节情况；
    d)如采用热固性树脂，必要时注明试样平均树脂含量WI(％）及平均固化度Cr(％）；
    e）点燃气体种类；
  f)每个试样的氧指数值和平均值；
    g)燃烧特性；
    h)试验环境、日期和试验人员；
    i)其他需要注明的事项。
    注：试验步骤、氧指数的计算、试验结果也可采用附录A中的方法。