塑料极限氧指数测定简介
   
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塑料极限氧指数测定简介
 

塑料极限氧指数测定简介

 

       塑料的极限氧指数(LOI)定义为在规定的条件下,试样在氮、氧混合气体中,维持平衡燃烧的最低氧浓度(体积百分含量)。
LOI测定是由美国人1966年提出,并在1970年制订了第一个LOI测定标准,即ASTMD2863-1970。其后许多国
家都制定了相关的标准。如日本的HSK7201-1976、英国的BS2782.1/141-1978、前苏联的TOCT21793-76、国际标准化组织的ISO4589-1984及ISO4589-1981、国际电工委员会的IEC1144-1992、中国的GB2406-80及GB/T2406-93等。GB/T2406-93参照ISO4589-1984的技术条件,适用于均质固体材料、层压材料、泡沫材料、软片和薄膜材料等。

       一、理论基础

聚合物的氧指数与其燃烧时的成炭率、比燃烧焓及元素组成等因素有关,可按下述诸术计算:


       1.       按成炭率计算

1974P.W.Wan Krevelen在大量试验基础上,提出了不含卤高聚物LOI与成炭率的下述线性关系:

LOI=(17.5+0.4CR)/100

式中CR——高聚物加热至85℃时的成炭率(%

高聚物的CR值具有基团加和性,是分子中各基团对成炭率贡献的总和,如下式所示:

CR= (CFT)i×1200/M

式中M——高聚物结构单元的摩尔质量(g/mol

CFT——每摩尔结构单元的成炭量与碳的摩尔质量(12g/mol)之比,即每摩尔结构单元的成炭量

中所含碳物质的量

高聚物中的不同基团的CFT值可在专门的手册中查得。

       2.       按比燃烧焓计算

很多高聚物的燃烧焓、氧化焓及起始分解温度与它们的LOI间存在一定的对应关系,特别是一些高

聚物的LOI的倒数与它们的燃烧焓/氧化焓比值之间具有较好的线性关系。LOI可按下式计算:

LOI=-8×103/ghb=-8×103M/mHb(1)

式中ghb——高聚物比燃烧焓(J/g

mHb——高聚物结构单元的摩尔燃烧焓(J/mol

M——高聚物结构单元的摩尔质量(g/mol

但上式对C/OC/N物质的量之比小于6的高聚物不适用

mHb可根据完全燃烧产物(CO2H2O)的生成焓及被燃烧高聚物的生成焓求的,也可根据高聚物

完全燃烧需氧量按下式计算。

mHb=-4.35×105mo(2)

式中mo——高聚物结构单元完全燃烧需氧量(mol/mol

合并1式和2式得:LOI=1.84×10-2M/m

    注:△ghb值越小(即燃烧时放出的热量越大)或mo值越大的高聚物,其LOI值越低。

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