美国阻燃材料标准测试
美国阻燃材料标准为ANSI/UL-94-1985标准
UL94试验共有五种：
1． B级的水平燃烧试验
2． 94V-0、94V-1、94V-2级的垂直燃烧试验
3． 94 5-V级的垂直燃烧试验
4． 用辐射板的火焰蔓延指数试验（按ASTM E 162的标准测定这里不作介绍）
5． 94VTM-0,94VTM-1,94VTM-2级的垂直燃烧试验（VTM指极薄的材料这里不作介绍）
现分述如下：中国树脂在线
1．94HB级的水平燃烧试验方法
本试验采用长127mm，宽12.7mm，最大厚度12.7mm，最小厚度3.05mm的小条状试样。在无通风的试验箱中进行。
评为94HB级的材料，试样厚度为12.7mm时，在76.2mm标距上的燃烧速度不大于38.1mm/min，或试样厚度小于3.05mm时，燃烧速度不大于38.1mm/min或在达到102mm标线之前，必须停止燃烧。
2．94V-0、94V-1、94V-2级的垂直燃烧试验方法
UL94中的垂直燃烧试验根据样品燃烧时间，熔滴是否引燃脱脂棉等试验结果，把聚合物材料定为V-2,V-1,V-0和5-V四个级别，其中以V-2级为最低阻燃级，5-V级为最高阻燃级。先介绍94V-0、94V-1、94V-2级试验方法。
此试验用小条试样长127mm，宽12.7mm，最大厚度12.7mm。在无通风试验箱中进行。试样上端（6.4mm的地方）用支架上的夹具夹住，并保持试样的纵轴垂直。试样下端距灯嘴9.5mm，距干燥脱脂棉表面305mm.。将本生灯点燃并调节至产生19mm高的蓝色火焰，把本生灯火焰置于试样下端，点火10s，然后移去火焰（离试样至少152mm远），并记下试样有焰燃烧时间。若移去火焰后30s内试样的火焰熄灭，必须再次将本生灯移到试样下面，重新点燃试样点火10s，然后再次移开本生灯火焰，并记下试样的有焰燃烧和无焰燃烧的续燃时间。若试样熔滴有烟棵里，让其落入试样下305mm的脱脂棉上，看其是否引燃脱脂棉。若脱脂棉着火，评级时应考虑其因素。
具体分级指标如下。
级别
测试项目 94V-0 94V-1 94V-2
1 十次点燃总有焰燃烧时间最大值（S） 50 250 250
2 个别的有焰燃烧时间最大值（s） 10 30 30
3 无焰燃烧时间(s) 30 60 60
4 有焰熔滴 无 无 允许仅短时燃烧
3．94 5-V级的垂直燃烧试验方法
94 5-V级垂直燃烧试验分A法和B法两种（A法为试条，B法为试片），是比94V-0、94V-1、94V-2测试更严格的实验方法。
以A法为例，将试条（127mm╳12.7mm）上端6.4mm处夹住并保持其纵轴垂直，喷灯安装在灯座的斜面上，使等于垂直线20度角。火焰总高度调至127mm，点火5 秒，再移开5秒，如此重复操作，直到试样承受点火5次。在第5次移开火焰后，观察并记录如下各项：
（1）有焰加无焰燃烧的持续时间。 中国树脂在线
（2）试样被烧毁或损伤的距离。
（3）在试验期间试样是否熔滴颗粒。
（4）在燃烧后和冷却时立即观察试样的变形和物理强度。
94 5-V垂直燃烧试验分级指标如下
测试项目
方法 第5次点火后任一试样的燃烧时间 颗粒 有无燃烧的熔滴 另取一组5个试样
再作试验 第二次试验的要求
A法 不超过60秒 无 5个试样中有一个
不符合要求 所有试样都符合要求
B法 同上 同上 同上 同上
以上介绍的是美国ANST/UL94-1985试验方法。
不同用途对阻燃性有不同要求，一般说来，人们总希望材料的阻燃性级别高一些。但事实上各种阻燃测试方法都有其局限性，其结论都是相对的。因此并不是阻燃级别越高越好，例如通常认为UL94 V-0级的材料比V-2级的好。然而某些电器产品要求材料具有抗电弧点燃性，这时V-2级就比V-0级好。因为94V-2级塑料不会在电作用下形成导电而结焦，从而大大降低了着火的可能性，而94 V-0级塑料则相反。
国内常用阻燃性能实验方法：炽热棒、水平垂直燃烧试验、点着温度的测定、氧指数、烟密度简介介绍
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1．炽热棒法 （GB2407-80）炽热棒法适用于评定在试验试室条件下硬质塑料的燃烧性能。 （1）实验装置 炽热棒试验仪包括底座，支架，炽热棒，立柱，试验夹，平衡重锤，定位棒等部分。炽热棒由碳化硅制成，其炽热部分直径8mm，长100mm，水平固定在绝缘版上，以便于炽热棒离开或接触试件。炽热棒用电加热，稳定温度为950℃。炽热棒支架上的平衡重锤用于调节炽热棒与试样端面的接触压力（0.3.N）. （2）试验方法 A．试件制备 每组试验需五个试件，每个试件表面要求光滑无缺欠，长125mm,宽10mm，厚4mm。 B．试验步骤 在试样宽面距点火端25mm和100mm处，各划一条标线 。将试样水平固定在试件夹中 。 将炽热棒加热到950℃，在转动支架使炽热棒与试件接触，并开始计时。3分钟后将炽热棒与试件转离。从开始计时起详细观察试件有无可见火焰，如试件有燃烧，则记录火焰前沿从第一标线到第二标线所需的时间。并计算其燃烧速度。 V= 75/t (mm/min) 若火焰前沿未达到第二标线之前就熄灭，则记录燃烧长度。 S=100-L(mm) 式中： L——从第二标线到未燃部分的最短距离 C．结果评定 每个试样结果按下列规定归类 a．GB2407-80/Ⅰ：没有可见火焰 b．GB2407-80/Ⅱ：火焰的前沿到达第二标线之前熄灭，应报告试样燃烧长度（如燃烧长度为50mm.则报告为GB2407-80/Ⅱ-50mm）。 c．GB407-80/Ⅲ：火焰前沿到达或超过第二标线，应该报告燃烧速度（如燃烧速度为20mm/min,则报告为GB2407-80/Ⅲ-20mm/min） 试验结果以五个试样中数字最大的类别作为该材料的评定结果，并报告最大的燃烧长度或燃烧速度。 2．水平燃烧试验方法 （GB2408-80） 水平试验法是在实验室条件下测试试样水平自支撑下的燃烧性能。（1） 试验装置 试验在燃烧箱内进行，箱体左内侧装有一支内径为9.5mm的本生灯。其内右侧有固定试件的试件夹。本生灯向上倾斜45度，并装有进退装置。试验用燃气为天然气、石油气或煤气，并备有秒表及卡尺。 （2）试验方法 A．试件制备 每种材料需5个试件，每个试件要求平整光滑，无气泡，长125±5mm，宽13.0±0.3mm，厚3.0±0.2mm，对厚度为2-13mm的试样也可进行试验，但其结果只能在同样厚度之间比较。 B．试验步骤 首先在试样的宽面上距点火源25mm和100mm处各划一条标线，再将试件以长轴水平放置，其横截面轴线与水平成45度角固定在试件夹上。在其下方300mm处放置一个水盘。点燃本生灯，调节火焰长度为25mm并成蓝色火焰，将火焰内核的尖端施用与试样下沿约6mm长度。并开始计时，施加火焰时间为30秒。在此期间内不得移动本生灯，但在试验中，若不到30秒时间试件已燃烧到第一标线，应立即停止施加火焰。停止火焰后应作如下观察记录 。 a．2S内有无可见火焰; b．如果试样继续燃烧，则记录火焰前沿从第一标线到第二标线所用时间t，求其燃烧速度V： V=75/t (mm/min) c．如果火焰到达第二标先前熄灭，记录燃烧长度S: S=(100-L)mm 式中： L——从第二标线到未燃部分的最短距离，精确到1mm。 观察其他现象，如熔融，卷曲，结碳，滴落及滴落物是否燃烧等。 C．结果的评定 每个试验按下列归类 a．GB2408-80/Ⅰ :试样在火源撤离后2s 内熄灭 b．GB2408-80/Ⅱ :火焰前沿在到达第二标先前熄灭，此时应报告试样燃烧长度S （如燃烧长度为50mm，报告为GB2408-80/Ⅱ-50mm） c．GB2408-80/Ⅲ :火焰前沿到达或超过第二标线，此时应报告燃烧速度V (如燃烧速度为20mm/min 报告为GB2408-80/Ⅲ-20mm/min). 试验结果以5个试件中数字最大的类别作为材料的评定结果，并报告最大燃烧长度或燃烧速度。 3．垂直燃烧法 （GB2409-84） 垂直燃烧法是在规定条件下，对垂直放置具有一定规格的试样施加火焰作用后的燃烧进行分类的一种方法。 （1） 试验装置 试验是在内部尺寸为329mm×329mm×780mm的燃烧箱内进行。燃烧箱顶部开有直径150mm的排气孔，为防止外界气流对试验的影响，在距箱顶25mm处加一块顶板，燃烧箱右侧装有试件夹支座，并达到试件固定后能处于燃烧箱中心位置。箱体左侧装有向上倾斜45度的本生灯一个。固定在控制箱的水平滑道上。箱体下部放置一个放脱脂棉的支架。其他备用的还有秒表及卡尺。 （2） 试验方法 A．试件 每组试样需5个试件，要求平整光滑无气泡。长130±3mm,宽13.0±0.3mm.厚3.0±0.2mm。制好的试件应在标准气候条件下调节48小时。 B． 试验步骤 试件垂直固定在实件夹上，试件上端夹住部分为6mm.放好脱脂棉。在距试件150mm处点燃本生灯，调节火焰高度为20±2mm，并呈蓝色火焰。将本生灯中心置于试件下端10mm位置，火焰对准试件下端中心部分。开始计时。当对试件施加火焰10s后移开火源，记录试件有焰燃烧时间，试件有焰燃烧熄灭后，按上述方法再施加火焰10s，分别记录移开火焰后试件有焰燃烧和无焰燃烧时间。 C．结果评价将试件的燃烧性能按下面规定为FV-0, FV-1, FV-2, 三级。 级别 测试项目 ＦＶ－０ ＦＶ－１ ＦＶ－２每个试样每次施加火焰离火后有焰燃烧时间，ｓ，不大于 １０ ３０ ３０每组５个试件施加１０ｓ火焰离火后有焰燃烧时间总和，ｓ，不大于 ５０ ２５０ ２５０每个试样第二次施加火焰后有焰燃烧时间，ｓ，不大于 ３０ ６０ ６０有焰或无焰燃烧蔓延到夹具的现象无无无滴落物业引燃脱脂棉现象无无有 如果一组５个试样中有一个不符合表中要求应再取一组试样进行试验，第二组５个试样应全部符合要求。如果第二组仍有一个试样不符合表中相应要求，则以两组中数值最大的级别作为该材料的级别。如果试验结果超出ＦＶ－２项应要求，则该材料不能采用垂直燃烧法评定 4．点着温度的测定试验方法点温度是指在规定条件下，从材料分解出的可燃气体，经外界火焰点燃并燃烧一定时间的最低温度，测定结果只作为材料之间的相对比较。（1）试验设备点着温度试验设备主要有锭炉和不锈钢容器。锭炉由铝或铜制成，直径１００ｍｍ，高１００ｍｍ，并设有温度计，控温元件，和容器的插孔。锭炉设有加热和恒温控制系统，能使锭炉在１５０－５００度之间任何温度上恒定。不锈钢容器用来装试样，内径９ｍｍ，高４８ｍｍ，壁厚１ｍｍ，容器盖上设有长１０ｍｍ，内径１.５ｍｍ的喷嘴。其他为点火器，温度计，秒表，天平，及粉碎机。（2）试验方法 A．试样制备试样经过粉碎，过筛，粒度应为０.５－１.０ｍｍ．有些塑料样品粉碎时，可与固体干冰混合，便于粉碎。 B．试验步骤先将锭炉预热到设定的温度并恒定，然后将装有1ｇ试样的不锈钢容器放入锭炉的孔中，在迅速盖上盖子的同时启动秒表，（盖子预先在锭炉顶上加热），在5ｍｉｎ内将点火器火焰在盖子的喷嘴上２ｍｍ处晃动，如在开始５ｍｉｎ内喷嘴上没有（或有）连续５ｓ的火焰，则每次将锭炉温度升高（或降低）１０度。再用新的试样重新试验，这样反复多次，直至测的喷嘴上出现连续５ｓ以上火焰时的最低温度为止，并将此温度纪录。 在每个预定的温度条件下作三个试验，若其中有两个试样没有5s以上的连续火焰，则将炉温升高10度再作三个试样，若出现两个5s以上的最低温度，将其修到10的倍数左右，即为材料的点火温度。 对于热塑性材料在测定中伴有发泡溢出现象，可以将试样减少到0.5g，若仍有溢出，则样品不适用本试验方法。 5．氧指数试验法 （GB2406-80） 氧指数是指在规定的条件下 试样在氧，氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧浓度，以氧所占的体积百分数来表示。 该方法比较简单，数字重现性较好，具有以数字表现材料燃烧性能的特点，所以国外普遍采用，(例如美国的氧指数试验标准为 ANST/ASTM D2863-1977) 。该方法不但适用于具有自支撑型材料，而且对薄膜，泡沫塑料等也适用。 （1） 试验装置 氧指数仪包括燃烧筒，试样夹，流量控制系统及点火器。燃烧筒为一套插在底座上，内径75-80mm,高450mm的耐热玻璃管，基座内填有直径3-5mm的玻璃珠，填充高度100mm，上放一金属网，用于遮挡燃烧滴落物。试样夹为金属弹簧片，用于夹住自撑型试件。对于薄膜材料，应配以140mm×38mm的U型试验夹。 流量控制系统由压力表，稳压阀，调节阀 转子流量计及管路组成。流量计最小刻度为0.1L/min, 用于计量氧和氮的量，经计量后的混合气由管道输入燃烧筒。 点火器为一内径1-3mm的喷嘴，并且有调节火焰之功能，试验火焰长度为3-25mm. 其它还有秒表和游标卡尺。 （2）试验方法 A．试件制备 每组样品应5-10个试件，每个试件长70-150mm,宽6.5±0.5mm,厚，3.0±0.5mm，并要求试件表面平整光滑，无气泡 B．试验步骤 试验进行前应将试件在距点火源50mm处划一条刻度线，再垂直装在试件夹上，其上端到燃烧筒的距离大于10mm，估计初始氧浓度并进行调节，应保持任何时候燃烧桶内的气流流速为40±10mm/s。让调节好的气流流动30s，以便清洗燃烧筒。然后用点火器点燃试件顶部，确认试件顶部全部点燃时，移去点火器并开始计时。此时不得任意改变流量和氧浓度。 试验过程中，若试样燃烧时间超过3min,或火焰前沿超过标线，应降低氧浓度再进行试验。，反之则应增加氧浓度。当调节到氧浓度值的增加或减少之差小于0.。5%时，应以降低的氧浓度值计算材料的氧指数。在该范围内进行三次试验。， C．结果计算 氧指数（OI）的计算公式： OI= / +×100% 式中 ——氧气流量 L/min： ——氮气流量 L/min.. 三次试验结果的平均值即为该材料的氧指数。各种有机聚合物的氧指数都以测过。一般OI≥27的物质为阻燃性物质。（见附表） D． 讨论影响氧指数的因素 a． 流速 在30和120mm/s, OI几乎与气流无关，，流速必须足够快，以便从最近处的气氛中清除烧过的气体，但又不能太快，以免在火的前沿增加混合速度。 b．试样的厚薄 材料随试样变薄而变得更易燃烧 ，氧指数值下降。 c． 压强 有些聚合物其OI 表现对减压敏感，这可能由于通过不断除去产物而使聚合物的降解加速。 d．惰气 当用Ar 、Ne 、CO2气体时，维持燃烧所需的氧分数（OF）表示 ： OF = / [惰气] OF值随气体的热容而线性的增加。当用Hr时，OI值比预料的大50%，这是由于Hr气的高导热率把热从火焰中带走的缘故。 e． 温度 温度对OI有很大的影响，在室温下温度对OI的影响不大。在高温下各种聚合物OI对温度的关系各不相同。 f． 数值与点火位置的关系 底部点火与顶部点火可以得到不同的氧指数值，底部点火较顶部点火更接近实际燃烧情况，其氧指数值低得多。 g．增塑剂和填料 OI的试验值总是趋近最易挥发组分的OI, 即增塑剂的OI. 6．烟密度试验方法 （GB8323—87） 该试验方法是在规定试验条件下测定材料受辐射或燃烧时所产生的比光密度。比光密度是以规定的试验箱容积，光程长度，和试验面积所测定的透光率计算出的比光密度值。最大光密度值用来表示材料的光密度。（1）试验设备 A．试验箱 试验箱内腔尺寸 ： 高914±3mm, 宽914±3mm，深 610 ±3mm，应使试验箱与外部的接口密封。还要设有泄压装置，以保证试验时试验箱内的压力不超过800±200Pa 。 B、电测量系统 光源为6V白炽钨灯，并由稳压电源。白炽钨灯发出的光通过透镜产生直径为38±3mm、长914±3mm的平行光束垂直穿过试验箱的两个光窗，照射到光电器件上。在光源密封盒中，靠近下光窗装有一个加热器，以使下光窗在燃烧箱内的表面温度不低于25℃。 光电器件采用波长相应范围为400—700nm的光电倍增管或经滤光片校正的光电池，输出信号用记录仪纪录。光电测量系统能测量到0.0001%的透光率，测量精度应小于各标度范围最大读数的±3%。 C．辐射炉 辐射炉的加热炉丝应牢固地盘绕在76mm的炉盘上，功率为600瓦。炉口朝向试验箱右壁，距右壁305mm，距试样表面38±0.8mm，并与试样表面平行且同心。炉的中心线在试验箱前后壁的中心线上，距箱底195mm，电路系统能使辐射炉在试样中心直径38mm范围内形成辐射强度为2.5±0.5W/cm2的恒定辐射。 C． 燃烧系统 燃烧气和空气分别经过稳压阀、过滤器、调节阀及流量计进行混合。然后进入燃烧器燃烧。燃烧器由不锈钢制成的六根燃烧管和主管组成。燃烧管内径1.6mm、外6.4mm，端口处内径.4mm。主管内径4.6mm、外径 6.4mm，主管与燃烧管之间采用银焊接，。燃烧器的六根管中：第一和第六根管口呈水平方向，第二和第五根管口垂直向下。中间两根管口呈45度角向下。燃烧器安装在试验箱的接口上。两个水平燃烧管的中心线距试样盒开口的下边缘6.4±0.8mm。燃料气为95%以上的丙烷气，流量为50cm/min，空气输入量为500cm3/min。 D． 试样盒 试样盒由0.5mm不锈钢支撑。其顶部设有挂钩，底部设有定位槽。放置于支架上后可保证试样的试验表面和辐射炉的相对位置。使试样暴露的试验面积为650±0.2×650±0.2mm2。试验盒下方设置的小槽是用来收集某些热熔性材料的熔融物，以利燃烧器的垂直向下的火焰燃烧。 E．试验支架 试验支架用于固定试样盒和辐射炉。 E． 试验方法 a． 试样 试样的长，宽，均为75±0.5mm，厚1±0.2mm。对于泡沫塑料，其厚度为8±0.5mm。塑料若按实际使用厚度进行试验，其结果只能在同等厚度的试样之间比较。如果试样表面有使用表面，应以使用表面或未加工面作为试验表面。试样应厚度均匀，平整光滑无缺欠。每组6个试样，辐射热试验和燃烧试验各3个，每个试样重量偏差不得超过该组平均重量±0.8%。 b． 试验步骤 试验前，打开试验箱和进气口。启动风机通风25min，以净化试验箱。若进行热辐射试验，应去掉燃烧器进行，若进行燃烧试验应调节好燃烧器与试样之间的安装位置。测量试样的长宽厚，并称重。用一张完整的厚度约0.04mm的铝箔覆盖试样背面，并越 过边缘包到试验面的周边，再装入试验盒中。然后用一尺寸75mm×75mm×10mm的纯石棉板作背衬，用弹簧片和固定棒把试样和背衬固定在实验盒内。试件准备工作完成后，接通电源，调准辐射炉电流，并关闭排烟口和试验箱门，在标定辐射强度或开始试验时，试验箱内温度应为35±2℃，可以使用加温的方法，也可采用打开试验箱门或排风机来满足温度要求。辐射强度稳定到规定值后，若进行燃烧试验，调节燃气和空气流量到规定值，并点火。用活动光闸阻挡平行光束，调节放大器零点，使记录仪的指示透光率为零，然后移开光闸，调节放大器增益，使记录仪指示透光率为100%。仪器调节好后装好试样迅速关好试验箱门，启动纪录仪，当出现烟雾指示时关闭进气口。记录透光率和时间的关系曲线，透光率的指示值每降到满量程的10%时，要立即转换到下一个量程。避免读数低于各满量程的10%。当出现最小透光率值或未出现最小透光率值而试验已进行到20min时，再进行2min试验。当透光率降到0.01%以下时，要用不透光的帘遮住试验箱的观察口。此试验结束后，要立即启动排风机，并用空白试样盒取代试样盒。若进行的是燃烧试验，还应立即关闭气源，熄灭燃烧器，直到透光率为最大值，该透光率计为T0。最后从试样盒中取出试样，冷却称重。 c． 试验结果 试验结果只表明在试样厚度下的燃烧情况，根据透光率和时间的关系曲线进行下列有关计算： 最大比光密度即烟密度用下式计算 Dm=V[(log100)+F] L×AIm 式中 Dm——最大光密度或烟密度 V——试验箱容积 L——试验箱中平行光束的长度 A——试样的试验面积 Im——最小透光率值或20min透光率值 F——未使用范围扩展滤光片时，F=0； 使用范围扩展滤光片时，滤光片处于光路中，F=0；滤光片从光路中移走，F为滤光片的光密度。 发烟速度由下式计算 R=Dm t×Dm 式中 R——平均发烟速度 t ×Dm----——达到最大比光密度的时间 烟密度校正值 Dmo = Dm—D0 式中 Dmo——— 烟密度校正值 D0——— 透光率为 Io 时，计算出的比光密度 失重率由下式计算 G=m1-m2×100% m1 式中 Ｇ——失重率 ｍ１——试样重 ｍ２——试验后的试样重 以上结果均以三个试验数据的算术平均值表示，取两位有效数字。 相同试验的三个试样中，出现下述５种情况说明这种试样不适用这种实验方法， 1．试样从试验盒中掉落； 2．热辐射时，试样起火； 3．燃烧试验时，燃烧器的任一火焰熄灭； 4．试验熔融物从小盒中溢出； 5．试样和辐射炉的相对位置未达到３８±０．８ｍｍ 并且表面平行和同心。 学习一下,
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