1、织物阻燃性能测试方法简介与效果评价演讲人演讲人 蒋臻蒋臻 几乎所有织物都是可燃的，在听过各种关于织物着火引起火灾的报道之后，人们逐渐开始重视织物的阻燃性能，各种阻燃织物也就应运而生。阻燃织物与普通织物的不同之处在于会不同程度的降低纺织材料的燃烧速度并且离开火源后能够迅速停止燃烧，可以减少由于纺织品引起的火灾事故，避免不必要的损失。意义意义 评定阻燃后织物的阻燃性能是一个比较复杂的问题，影响因素很多，如织物吸湿率、重量等，但主要从两方面加以考虑：即着火点的高低，它表明织物着火的难易。另外闪点、自燃点也是常考虑的因素。1.阻燃织物的可燃性阻燃织物的可燃性织物阻燃性能的评定标准织物阻燃性能的评定标准
2、 评定织物的燃烧性能存在两种评判标准：2.阻燃织物的燃烧性阻燃织物的燃烧性u从织物的燃烧速率燃烧速率来进行评判。即经过阻燃整理的面料按规定的方法与火焰接触一定的时间，然后移去火焰，测定面料继续有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间，以及面料被损毁的程度。u另一种是通过氧指数氧指数(也称极限氧指数)法来进行评判：面料燃烧都需要氧气，氧指数(LOI)是纤维燃烧所需氧气的表述，故通过测定氧指数即可判定面料的阻燃性能。阻燃织物评价指标：阻燃织物评价指标：着火点 有焰燃烧时间 阴燃时间 续燃时间 损毁长度 剩炭率 极限氧指数阻燃性能的评价阻燃性能的评价等级 燃烧性能 A 不燃 B1 难燃 B2 可燃 B3 易燃
3、标准方法级别及判定 适用铺地材料临界辐射通量的测定 辐射热源法GB/T 11785 B1临界辐射通量0.45W/cm2B2临界辐射通量0.22W/cm2 地面装修材料 纺织织物燃烧性能试验方法氧指数法 GB 5454-1997 B1（LOI32）B2（LOI26）装饰织物 纺织织物燃烧性能试验方法垂直法 GB 5455-1997 B1损毁长度150mm，续燃时间5s，阴燃时间5sB2损毁长度200mm，续燃时间15s，阴燃时间10s阻燃测试标准领域，三个最重要国际机构：International Organization for Standardization(ISO）Internationa
4、l Electrotechnical（电工）Commission(IEC)International Maritime（海事）Organization(IMO)American Society for Testing and Materials ASTMNational Fire Protection Association-NFPA National Institute of Standards and Technology-NIST阻燃性能测试方法阻燃性能测试方法纺织织物燃烧性能试验方法 标准号 氧指数法 GB 5454-1997 垂直法 GB 5455-1997 垂直向试样火焰蔓延性能的
5、测定 GB 2408-1980 织物织物燃烧性能测试标准燃烧性能测试标准 燃烧试验法 主要用来测定试样的燃烧广度（炭化面积炭化面积和损毁损毁长度长度）、续燃时间续燃时间和阴燃时间阴燃时间。一定尺寸的试样，在规定的燃烧箱里用规定的火源点燃12s，除去火源后测定试样的续燃时间和阴燃时间。阴燃停止后，按规定的方法测出损毁长度。根据试样与火焰的相对位置，可以分为垂直法垂直法、倾斜法倾斜法和水平法水平法。垂直法可用于测定服装织物、装饰织物、帐篷织物等的阻燃性能；倾斜法适用于飞机内装饰用布；水平法适用于地毯之类的铺垫织物。垂直法原理及过程：将一定尺寸的试样垂直置于规定的燃烧试验箱中，用规定的火源点燃12s
6、，除去火源后测定试样的续燃时间和阴燃时间，阴燃停止后，按规定的方法测出损毁长度。原理及过程原理及过程倾斜法和水平法原理及过程与垂直法类似。极限氧指数法 极限氧指数法是目前广泛使用的纺织品燃烧性能测试方法，它是指在规定的实验条件下，在氧、氮混合气体中，材料刚好能保持燃烧状态所需最低氧浓度，用LOI表示，LOI为氧所占混合气体的体积百分数。=*100%+LOI氧气浓度氧气浓度 氮气浓度 将试样夹于试样夹上垂直于燃烧筒内，在向上流动的氧氮气流中，点燃试样上端，观察其燃烧特性，并与规定的极限值比较其续燃时间或损毁长度。通过在不同氧浓度中一系列试样的试验，可以测得维持燃烧时氧气百分含量表示的最低氧浓度值
7、。原理及过程原理及过程判据判据：2min，4cm纺织织物试样：纺织织物试样：150mm150mm 50mm50mm表面燃烧试验法 这种方法是测定试样表面的燃烧蔓延程度的方法，适用于厚实纺织品。以铺地纺织品燃烧性能测试为例，国外对铺地材料燃烧性能的测试开始均采用水平法，如美国易燃织物法令要求用水平烟蒂法和乌洛托品法考核；英国用热金属螺帽法。乌洛托品法乌洛托品法是在一定大小试样的中心放一块直径为6-6.5mm的乌洛托品片剂，用火源点燃片剂，试样随之燃烧，待火焰熄灭后，测量火焰熄灭处到片剂中心的最大距离，用来考核试样的燃烧性能。热金属螺帽法热金属螺帽法是将不锈钢螺母在炉子中加热到灼热，放在样品室中的
8、试样表面，试样燃烧熄灭后，测量火焰熄灭处到螺母中心的距离和着火时间，以此考核样品的燃烧性能。热辐射法 在规定温度（180）和尺寸的箱体中，以燃气为燃料的热辐射板与水平放置的试样倾斜成30并面向试样，辐射板产生的规定辐射通量沿试样分布。在规定的时间下用引火器点燃试样，火焰熄灭后测定试样的损毁长度，并计算临界辐射通量。美国要求住宅使用的地毯用辐射板法测得的临界辐射通量要0.25W/cm2；公共设施中使用的地毯，临界辐射通量要0.5W/cm2。测得的临界辐射通量值越大，说明铺地材料愈难燃烧。发烟性实验法 原理较多采用光透过法，通过烟密度测出透过率和时间曲线可以得出各种参数，包括光密度、最大烟密度、平
9、均发烟速度以及透光率，从最大到75%(比光密度)所需要的时间，从而较全面地评价阻燃纺织材料的发烟性。NBS烟箱测试(NBS Smoke Chamber Test，ASTM E662 Test Method for Specific Optical Density of Smoke Generated by Solid Materials)NBS烟箱是目前最广泛应用于燃烧材料烟气释放量的实验室设备。可以测量样品在燃烧或辐射状态下的烟气释放量。烟密度箱结构示意图 1-试验箱；2-箱门；3-试样调节杆；4-排烟开关；5-控制柜；6-下光窗；7-定位杆；8-排烟口；9-进风口；10-光电器件暗盒烟密度
10、箱内支架示意图1-辐射炉；2-炉支架；3-试样表4-试样盒；5-支架；6-燃烧器样品：样品：75mm 75mm 1mm测试：测试：20min，无焰燃烧或有无焰燃烧或有焰燃烧，获得烟密度曲线焰燃烧，获得烟密度曲线 DS=G log10(100/T)+F G=V/AL=132,V 烟箱体积烟箱体积(m3)A 样品面积样品面积(m2)L 通过烟层的光程通过烟层的光程(m)T 透光率透光率 F 校正因子校正因子Dm=132log 100/Tmin平均产烟速率平均产烟速率 R=Dm/tDm tDm 达到最大烟密度所需时间。达到最大烟密度所需时间。闪点和自燃点测定及点着温度测定闪点闪点指材料受热分解放出可
11、燃气体，并刚刚能被外界小的火焰点着时周围空气的最低初始温度。自燃点自燃点指材料受热达到一定温度后不用外界点火源点燃，而自行爆炸或燃烧时周围空气的最低初始温度。把试样放入炉内试样盘内，点燃引燃火焰后计时，观察是否着火。如果经过5min仍未着火，则用新的试样，将炉内温度提高50重复上述试验。如果5min内着火，则用新的试样，将炉温降低50重新试验，确定出最低着火温度，然后以低于最低着火温度10的炉温重新开始试验。每次降低10，直至测出在15min内不能着火的温度为止。把观察到的织物着火时炉内热电偶指示的最低空气温度定为它的闪点。方法与测定材料闪点相同,所不同的是不采用引燃火焰，把材料燃烧时炉内热电
12、偶指示的最低空气温度作为它的自燃点。闪点测试方法闪点测试方法自燃点测试方法自燃点测试方法阻燃整理热分析 阻燃测试中常用的热分析方法有热解重量分析法（TGA）和差示扫描量热（DSC）。u 利用热解重量分析法（TGA）可以测定纤维的热失重变 化情况，它对织物阻燃效果可相对比较，且有一个数量 的概念。u 差示扫描量热法（DSC）可以分析纤维的分解温度变化，反映阻燃前后裂解方式的改变。在热分析技术中还可以利用色谱-质谱联用，研究纤维的热裂解产物等。TGA 701 热解重量分析仪DSC 1 差式扫描量热分析仪锥形量热计法 锥形量热计是上世纪80年代初开始发展起来的一种新型燃烧测试装置。它能模拟真实燃烧时
13、的各种参数，采用氧消耗原理测量材料燃烧时的释热速率，此法目前己取代传统的建立在能量平衡基础上的释热速率的测试方法，被广泛应用于各种放热速率测试仪器及方法中。此外，它可以测量材料燃烧时的单位面积热释放速率，样品点燃时间、质量损失速率、烟密度、有效燃烧热、有害气体含量等参数。锥形量热仪 采用氧消耗原理。所谓氧耗原理是指，物质完全燃烧时每消耗单位质量的氧会产生基本上相同的热量，即氧耗燃烧热(E)基本相同，所以，在实际测试中，测定出燃烧体系中氧气的变化，就可换算出材料的燃烧放热。测试原理测试原理王国庆等锥形量热仪的工作原理及应用简易测试法 火柴测试法火柴测试法 可评定织物阻燃效果或相对比较阻燃性能。试
14、验时取约2.5cm*30cm织物一条，用点燃的火柴，放在条状试样下面，燃烧至火柴烧完（或规定5-12s），观察燃烧情况或阻燃效果。打火机试验法打火机试验法 试样大小可根据试验需要，热源采用打火机，时间一般为5s，热源放置部位可与应用条件相似。火熄灭后，观察火焰蔓延状态，蔓延不严重即为合格。乙醇燃烧试验法乙醇燃烧试验法 热源为0.3mL无水乙醇，放入小燃烧杯内（瓶盖也可），试验可用垂直法（5cm30cm）、水平法（20cm25cm）或45倾斜法（5cm15cm），乙醇和织物距离2.5cm，测定指标可根据要求决定，如炭长、燃烧面积、续燃时间、阴燃时间以及燃烧物渣滓情况等。参考文献参考文献纺织品阻燃性能的测试浅谈纺织材料的阻燃检测浅谈阻燃纺织品的检测塑料闪点和自燃点测试方法的研究锥形量热仪的工作原理及应用阻燃材料测试与表征方法简述几种物质燃烧性能试验方法氧指数法特别鸣谢大连工业大学电子资源文献库及百度文库特别鸣谢大连工业大学电子资源文献库及百度文库
