【TB铁路运输标准】 塑料燃烧氧指数的确定

中华人民共和国铁道行业标准
TB/T2701-1996
塑料燃烧氧指数的确定
1996--07—17发布
1997—02-01实施
中华人民共和国铁道部发布
本标准等效采用法国标准NFT51-071-1985《塑料燃烧氧指数的确定》。本标准7.4中试样在试验环境下的预处理时间，根据我国的试验惯例，由88h改为24h。附录A、B均是标准的附录。
本标准由铁道部四方车辆研究所提出并归口。本标准起草单位：铁道部四方车辆研究所。本标准主要起草人岳岩
本标准首次发布于1996年7月。
1范围
中华人民共和国铁道行业标准
塑料燃烧氧指数的确定
TB/T2701-1996
本标准详细叙述了在试验规定的条件下测定刚好维持直立试样燃烧的氧氮混合气流中最低的氧气浓度的方法。所得浓度即为氧指数。测定方法是通过对10.5mm厚的硬质板、条状材料的试验取得的。该测定方法适用于浓缩、轧制和泡沫材料，但不适用于表面密度高于100kg/m的泡沫材料。对于软质胶片和薄片，附加一个垂直支架，也可测定。按本标准叙述的测定方法所得的氧指数可以精确地反映在实验室规定条件下材料的燃烧特性。所获得的结果取决于零件的定位形式和引燃条件。用不同厚度的试样或用不同的点火方法进行试验所测得的结果不能进行比较。根据本标准所测得的结果不能用来描述或判断材料在实际使用条件下着火的危险性。本标准不适用于在高温中收缩率高的产品，如：定向胶片等。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。
GB2828—87
GB2918—-82
GB3863—83
GB3864—83
GB5471—85
GB6379—88
GB9352—88
GB11997--89
逐批检查计数抽样程序及抽样表塑料试样状态调节和试验的标准环境工业用气态氧
工业用气态氮
热固性模塑料压塑试样的制备方法测试方法的精密度通过试验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性
热塑性塑料压缩试样的制备
塑料多用途试样的制备和使用
中华人民共和国铁道部1996—07--17批准1997—02—01实施
TB/T2701-1996
试样垂直固定在燃烧筒中，氧氮混合气流自下而上流过燃烧筒。点燃试样上端，将燃烧时间和燃烧长度与规定的限度进行比较。对处于不同氧浓度中的一系列试样进行试验，至少应有一半数量的试样的最低氧浓度超过在燃烧状态下的规定限度。4定义
氧指数：即氧的最低浓度，用体积百分比表示。氧氮混合气流被输送到23℃士2℃的环境中，刚好能在试验规定的条件下维持材料的燃烧。5仪器
以下仪器应根据图1和图2来安装。燃烤简盖子（开甲
校读烧商（尺于标路电5.1)
气流量测定的其他位置
出订的繁缩构伴
1燃烧着的试样2、试样支架3、点火器4、金属网5、燃烧简支架6、放玻璃珠的简7、底座8、气体预混合三通9、调节阀10、三通11、压力计12、精密压力调节阀13、过滤器14、针形阀15、气体流量计16、温度传感器图1氧指数测定仪器示意图
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两片支架应垂直平行，保持维持住试样。图2柔性试样支架
生位：mm
元济探至：±0.25mm
两片支架均由不锈钢制成
5.1燃烧筒：它包括一个耐高温管，该管垂直地安放在底座上，氧/氮混合气流流过该管。燃烧筒的最小高度为450mm，最小内部直径75mm。上部的开口应缩小或加盖，当简内气流速度为30mm/s时，缩口或盖能限制气体以至少90mm/s的速度喷出。在所得结果相同时，也可使用在顶部带有或没有缩口和盖的其它尺寸燃烧筒。燃烧简底座有一个能把进入燃烧筒内的混合气流均勾分配的装置。这个装置由充填高度为80～100mm，直径为3～5mm的玻璃珠组成。在所得结果相同时，也可使用其它装置，如径向分配器。在试样支架下安装一个细孔金属网来遮挡试样燃烧时的滴落物，以免妨碍气体的进入和均匀分配。燃烧简底座装有一个带指示器的水平测量装置，以利于燃烧简和试样的垂直安放。注：对于直径为75~100mm的燃烧简来说使用直径为40mm的缩口，其上加盖可以获得令人满意的结果。这个盖安放在高于燃烧简顶部至少10mm的地方。5.2试样支架：它可以保持试样垂直地安放在燃烧筒的中部。刚性试样使用一个试样支架，试样安装在距试样燃烧敏感点至少15mm的地方。软管、薄片或胶片试样用图2所示的试样支架。该支架由一个底座和两个垂直边组成。在底座上方，两垂直边的20mm和100mm处刻有安装标线。
5.3气源：用GB3863中所规定的氧和GB3864中所规定的氮及氧、氮气钢瓶和调节装置。气体使用压力为不低于1MPa。
5.4气体流量的测量和控制系统：可测量进入燃烧筒的气体流量，且可将进入燃烧筒中的混合气体内的氧浓度变化限定在5%以内，当通过燃烧简的气体达到速度40mm/s士10mm/s，温3
TB/T2701-1996
度23℃士2℃的稳定状态时，可把氧浓度变化限定在0.1%(V/V)左右。应配备一个用于检查燃烧筒中混合气体温度的装置。如果这个装置带有一个内部探头，则应预先选好其安放位置和外形，以使燃烧筒中尽可能产生较小的紊流。在已被校验过的测量和检验装置中，应当：a）标出每根气体导管上和混合气体管道上的针阀开关、用于采集混合气体技术数据的氧的顺磁分析仪和气体流量计；
b）标出混合前每条供气管道上的接管，压力调节器和压力计；c）标出混合前每条供气管道上的针阀开关和流量计。组装后，b)和c)的装置必须进行校准，以便保证各组成部分的误差不超过规定要求。5.5火焰点火装置：包括一个伸进燃烧筒内的点火管，点火管端部直径为2mm士1mm，在燃烧筒外点火。
5.6计时器：最长计时为5min，精度为土0.25s5.7排气装置：能排出燃烧产生的烟尘和灰粒而不影响燃烧筒中的气体流量和温度。6仪器的校准
为了符合本标准的要求，仪器应按附录A中的规则进行定期校核，其校准周期见表1。表1
校准部分
气体流量检验仪
氧浓度检验仪
气体的连接系统
（见附录入2）
7试样的制作
7.1采样
a)在使用期间的外接接头
b)低负载接头
每组试样至少15个，或按GB2828抽样。7.2试样的尺寸和制作
试样应按本标准的有关规定制作，尺寸应符合表2的规定。表2
80~150
80~150
70~150
最大期限
6个月
6个月
6个月
使用类型
铸型材料
泡沫材料
薄片状材料
电气材料
胶片或软管片
注：、I、、和N型试样包括刚性材料。V型试样包括一些在试验期间需要再加一个支架的软质材料。
7.3试样标记
试样的燃烧距离用横线在一个或几个地方标出，它随试样的型号和使用的点燃方法而变TB/T2701-1996
7.3.1用于顶部点火法（A法）试验试样的标线对于I、1、直、V型试样应在距离点火端50mm处作标线。7.3.2用于蔓延点火法（B法）试验试样的标线对于V型试样，其标线应标在支架上（见图2），也可在距试样的点火端的20mm和100mm处作标线。
7.4温度和湿度的调节
除有其它规定外，试验前，试样应在温度为23℃士2℃，相对湿度（50士5）%的环境中至少停放24h。
8操作方法
8.1设备和试样的安装位置
8.1.1设备放置在温度为23℃士2℃的环境中，试样可放置在温度为23℃士2℃、相对湿度（50士5）%的恒温箱内，随用随取。8.1.2根据同类材料的试验、选用氧的初始浓度。如果没有同类材料的试验，就在空气中点燃一根试样并观察其燃烧情况。如果试样很快的燃烧，则氧的初始浓度应定在18%（V/V）左右；如试样轻微地或不稳定的燃烧，则氧的初始浓度定在21%（V/V)左右；如试样不能持续在空气中燃烧，则氧的初始浓度定在25%(V/V)左右。8.1.3保证燃烧筒直立（见图1）。在燃烧简中间安装一根直立的试样，试样顶部位于燃烧筒下方至少100mm处，试样底部位于气体分配系统顶端的上方至少100mm处，气体分配系统位于燃烧筒的底部（根据情况见图1或图2）。8.1.4调节好流量计，使气体含有所需的氧浓度及达到40mm/s士10mm/s的流速。点燃前，应使调节好的混合气体在燃烧筒中至少流动30s。记录使用的氧浓度，用体积百分比表示，根据附录B规定的方程式进行计算。8.2试样的点燃
8.2.1有两种点火方式。
a）对于I、1、I、V型试样（见表2)使用A法，从顶部点火，如8.2.2所述。b）对于V型试样，使用B法，蔓延点火，如8.2.3所述。8.2.2A法—顶部点火法
使火焰的最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。在确认试样顶部全部着火后，立即移去点火器，开时记录并观察试样烧掉的长度。点燃试样时，火焰作用的时间最长为30s，若在30s内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30s内点燃为止。
8.2.3B法-蔓延点火法
尽量降低和移动点火器，使火焰施加于试样顶表面，同时施加于垂直侧表面约6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s，每隔5s左右稍移开点火器观察试样，直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移去点火器，开始计时并观察试样燃烧长度。
若30s内不能点燃试样，则增大氧浓度，再次点燃，直至30s内点燃为止。5
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1、点燃试样是指引起试样有焰燃烧，不同点燃方法的试验结果不可比。2、燃烧部分包括燃烧时的整个下凹部分，这些部分沿试样表面延伸。8.3燃烧性能的判断bzxZ.net
8.3.1当试样根据8.2.2或8.2.3进行燃烧，并开始计时和观察其燃烧性能时，如果燃烧停止，而又在1s内重新自燃起来，则可继续进行观察和测定。8.3.2对于有效的试样来说，燃烧时间或燃烧长度超过表3规定的限度的，要标出燃烧性能并熄灭火焰，同时作上“×”的标记。燃烧时间和燃烧长度都不超过表3规定的限度的，要标出燃烧时间和燃烧长度，同时作上“0”的标记。另外，还应标出材料的燃烧现象，如燃烧部分的弯曲、碳化、不规则的燃烧，燃烧时的白炽或残余白炽。
8.3.3取出用过的试样，必要时应清洗燃烧筒内壁和被炭黑弄脏的点火器，使燃烧筒内的温度保持在23℃士2℃，或换用符合要求的其它燃烧筒。进行下个试验。注：使用过的试样，只要长度足够，可以调过头来或把烧过的端头截掉继续使用。使用这种试样可以节省材料，且易于估算氧的最小浓度的接近值，但是，不能得到氧指数的计算值，除非将试样的温度和湿度调整到与原试样一样。试样型号
点燃方法
入(顶部点火）
B(蔓延点火）
B(蔓延点火）
8.4连续氧浓度的选择
点燃后的燃烧时间
可行的标准
燃烧长度
试样项部至下方50mm处
上部标线至下方50mm处
上部标线（支架上）下方80mm
采用“少量样品升降法”，以任意步长做为改变量，逐渐改变氧的浓度。试验期间，选择下一根试样试验的氧浓度：a）如果上一根试样的燃烧性能表示为“0”，则增加氧浓度。b）如果上一根试样的燃烧性能表示为“×”，则减少氧浓度。根据情况，按8.5或8.6改变氧浓度。8.5氧的初始浓度的测定
重复8.2～8.4的步骤，通过多次适当地改变氧浓度直至有两种氧浓度出现，一种是“0”，另一种是“×”，它们的差别小于等于1.0%（V/V）。记录标0”标记的氧浓度即初始氧浓度c，并根据8.6规定进行操作。
注：显示“0”标记的氧浓度不应高于显示“义”标记的氧浓度。8.6氧浓度的变化
8.6.1用8.5所得的初始氧浓度，重复8.2～8.4的步骤对试样进行试验，记录在时所对应的“0\或“×”反应，构成N,系列的第一个值。8.6.2用混合气体浓度的0.2%（V/V)为步长d，重复8.2～8.4的步骤，测得一组氧浓度及对应的反应，直至得到不同于8.6.1的反应为止，记录下这些氧浓度值及其反应。8.6.1和8.6.2所测得的结果，构成N，系列。8.6.3仍以氧浓度改变量d=0.2%（V/V)为步长，重复8.2～8.4的步骤再测试4条试样，记下各次的氧浓度及所对应的反应，以C表示最后一条试样的氧浓度。6
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8.6.4根据9.3用N系列中(包括Cr)的最后6个标记所测定的氧浓度来估算标准偏差。号，则根据9.1规定计算氧指数，否则：如果
g时，增加d值，重复8.2~8.4步骤；3
g时，减少a值，重复8.2～8.4步骤。一般不应将&减少至小于0.2%，除非材料有特殊的规定。9结果的计算和表示
9.1氧指数10按下式计算，10用体积百分比表示。10=Cr+kd
氧指数，%；
式中.10一
Cp—一N系列最后个氧浓度，%；d一一氧浓度改变的级差（步长)；k——查表4所得的系数。
根据8.6.4和9.3计算时，所需的氧指数应有两位小数。9.2k值的确定
k值和符号根据8.6试验所得试样的标记的形式，从表4查出。表4
最后5个
测量标志
X00×0
X00×x
x0×00
X0××0
X××00
N前几次试验标志如下时的值
前几次试验标志如下时，取的负值Xx
0×X00
0×0×0
0×000
00××0
后5个
测量标志
9.2.1如果根据8.6.1试验的试样的标记为“0”，那么，第一个相反的标记（参见8.6.2)是“×”，参考表4第一栏，选择标记的最后4个符号和根据8.6.3进行的试验的符号相符合的一行，对应（a)行中所给的“0”的数目与依照8.6.1和8.6.2测得的N，系列中的“0”标记的数目7
相符合的一栏，所得值即是k值。TB/T2701—1996
9.2.2如果根据8.6.2试验的试样的标记为×”，那么，第一个相反的标记（参见8.6.2)是“0”，参考表4第六栏，选择标记的最后4个符号和根据8.6.3进行的试验的符号相符合的一行，对应(b)行中所给的“×”的数目与依照8.6.1和8.6.2测得的N,系列中的“×”标记的数目相符合的一栏，所得值即是值但取相反符号。9.3氧浓度的测定标准偏差
根据8.6.4的要求，按下式计算氧浓度的测定标准偏差（g）：2(C,—10)2
式中：C—一氧浓度，用体积百分比表示。此处为N系列的最后6个值；10氧指数，根据9.1计算所得；
a——测定的氧浓度的数量。
注：根据8.6.4，用这一方法计算时，=6。若<6.则此法失去准确性，若>6，可使用其它统计方法。9.4计算方法的精确度
本计算方法对于易自燃和有规则燃烧的材料，具有表5所示的精确度。表5
95%可载程度的近似值
标准偏差
重复性(\)
再现性（R）
同一实验室内
不同实验室间
注：这些限定是根据国际实验所通报的实验结果而确定，这一试验结果是1978/1980年由16个实验室参加，在12个试样中取得的。10试验报告
试验报告应包括以下内容：
a）注明所采用的标准；
b）注明在此试验条件下，试验结果只能和试样的性能相联系，不能用来估算在其它形式或其它点火条件下材料固有的着火危险性；c）试验用材料的鉴定，包括材料的特性、密度、批号、生产厂、出厂日期等；d）试样的形式和尺寸：
e）点火方式和点火器；
f）氧指数；
g）标准偏差和如果使用的氧浓度的变化不是0.2%时的氧浓度的变化情况；h）所有特性和从属性的说明，碳化作用，燃烧部分的缩水、变形、不规则的燃烧和残余的白炽的说明；
i）试验环境和试验单位及人员；j）其它应注明的事项；
k）试验日期。
附录A（标准的附录）
A1气体流量的检验仪的校准
设备仪器的校核
燃烧筒中的气体流量的显示装置应使用气体容器流量计（带有空腔的浮球潜于水中）或使用可在燃烧筒中测量流速的误差在2mm/s以内的其它装置。但应符合5.4和8.1.4的要求。流量用燃烧简的内截面按下式计算：F=1.27×10°
式中：F——流经燃烧简的气体流速，mm/s；Qv-在23℃±2℃下流经燃烧简的气体总流量，L/s；D燃烧筒内径，mm。
A2氧浓度检验仪校准
燃烧简中混合气体内的氧浓度应进行准确度为0.1%（V/V)的检查，使用气体分析仪对燃烧简中的大气样品进行分析（测定氧含量），气体分析仪可用氧/氮标准混合气体进行校准。要对最大、最小、中间三种不同的标准氧浓度进行检查后，才能使用设备。漏气试验应在接头上进行。
A3整个设备的校核
通过试验一组已知氧指数的材料，用所得结果与预期结果相比较。9
附录B（标准的附录）
氧浓度的计算
B1当需要精确计算氧浓度时，按式（B1)计算Co=
式中：C。——氧浓度，用容积百分比表示，%；100V。
V——温度在23℃时，混合气体中氧的体积；Vz———温度在23℃时，混合气体中氮的体积。注：
如使用气体分析仪，则可直接借助仪器上的读数来测定氧浓度。2如从测定的流量或混合前气流压力来计算氧浓度则必须考虑到燃烧简中的氧不是纯氧。如：对气体纯度达98.5%(V/V)的氧和含有0.5%氧的氮气的混合气体而言，可用式(B2)计算氧浓度：98.5V*+20.9V+0.5VN
式中：V。一混合体积中使用的不纯的氧的体积；V—混合体积中气体的体积；
VN—混合体积中使用的不纯的氮的体积。该公式必须以温度23℃，气流处于相同压力下为条件。根据具体情况，可将V。、V和VN变为零。10
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