塑料极限氧指数测定实验解析剖析.pdf

标准集团（香港）有限公司 塑料极限氧指数测定实验解析 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 1974 年 P.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=λ∑(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) StandardInternationalGroup(HK)Limited 标准集团（香港）有限公司 标准集团（香港）有限公司 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/O 或 C/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(CO2和 H2O)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) 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。 3. 按元素组成计算 一般说来，高聚物中的氧含量降低和卤素含量增高，可提高材料的 LOI。 高聚物中起重要作用的还是组成中各元素的相对含量。如 H/C、F/C、Cl/C 等的物质的量比，较小的 H/C 值和较大的 F/C 和 Cl/C 值 (即按小的 CP 值)，可赋予物质较大的 LOI。 对大多数高聚物来说，可用下式计算其 LOI 值：CP≥1 时，LOI≈0.175、CP≤1 时，LOI≈0.60～0.425CP 值可按下式计算：CP=H/C-0.65(F/C)31-1.1(Q/C)31 二、 实际测定 (一) 通用测定方法 1. 测定 LOI 所用的设备为氧指数仪，其结构见图 2-1。 StandardInternationalGroup(HK)Limited 标准集团（香港）有限公司 标准集团（香港）有限公司 2. 氧指数仪所用的氮气及氧气的压力不应低于 1MPa。 3. 测定 LOI 的试样形式及尺寸见下表 4. 测定 LOI 过程 将经过状态调节的试样 (即压片制条后试样)安