Тепло, термо и огнестойкость полимерных материалов
 Скачать 4.94 Mb.
|
|
Первый уровень Полимерный материал (шесть различных по массе образцов). Образец нагревают Образец нагревают с заданной при 200, 300, 400, 500, 600 С скоростью до 600 С Ингаляционная камера (12 крыс находятся в камере в течение 2 ч) Наблюдение и обработка данных: Регистрация смертности после пребывания в камере в течение 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120 мин. Определение карбоксигемоглобина в крови животных после удаления их из камеры. Вычисление показателей весовая летальная доза для 50% животных, летальная концентрация для 50% животных, среднее время выживания. Макроскопическое и гистопатологическое исследование легочных тканей и отдельных органов и тканей. Второй уровень Оценка в изменении поведения животных, лабораторные испытания на культурах клеток. Третий уровень Предсказание токсичности продуктов пиролиза и горения полимерных материалов с помощью химического анализа компонентов газа и определения их кон- центрации. Данные, получаемые из третьего уровня испытаний, имеются для малого числа полимеров и полимерных материалов. Для ориентировочного, но быстрого решения проблемы необходимо введение показателя, который не требовал бы громоздких исследований. Таким показателем мог бы быть летальный эффект продуктов горения и пиролиза полимеров и полимерных материалов, выраженный через массу образца [185]. Этим способом оценивают параметры горючести полимерных материалов, используемых в интерьере самолетов [180]. Методы испытания полимерных материалов на огнестойкость представлены в табл. Как видно из табл. 3.2, существует множество методов, стандартов, методик исследования горючести полимеров, полимерных материалов, полимерных композиционных материалов, что связано с конкретными условиями работы конструкций из них в различных отраслях техники. Условия работы и требования к материалам, применяемым в строительстве, транспорте, авиации, электротехнике, сильно отличаются. Отличаются и национальные стандарты. Например, в электротехнике наиболее распространен стандарт UL-94, подразделяющий материалы на классы V-2, V-1, V-0, НВ, 5VB, 5VA (табл. 3.3). Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Метод Т ип мате- риала Описание метода Определяемые показатели Примечания 1. а) Стандарт противопожарной безопасности UL 94. Метод Underwriters Laboratories , UL 94 используется для оценки технологического оборудования, комнатных кондиционеров и т. п.); б) ГОСТ в) ГОСТ Пластики электротехнического назначения Бунзеновская горелка. Горизонтально расположенный образец поджигается пламенем горелки. Вертикально расположенный образец поджигается пламенем горелки Продолжительность са- моподдерживающегося горения 94 НВ : (94- V -0), 5 образцов × 2 поджигания, среднее время горения 5 с 94- V -1, 5 образцов поджигания, среднее время горения 25 с 94- V -5, 5 образцов × 5 поджиганий, максимальное время горения 60 с 94- V -0 соответствует КИ 27, 94-V-1 и У соответствуют КИ до Вертикально ориентированный образец вносят в пламя горелки каждый раз нас. Материал классифицируют в соответствии с продолжительностью пламенного и беспламенного (послесвечения) горения, а также способностью стекающих капель зажигать вату, расположенную в 30,5 см под образцом (горящие капли) а) классы по UL 94: класс V -0, горение 0–5 с, послесвечение с, горящие капли — нет. Класс, горение 0–25 с, послесвечение 26–60 с, горящие капли — нет. Класс V -2, горение 0–25 с, послесвечение 0–60 с, горячие капли — есть. Самые мягкие условия испытания. Применяются для классификации материалов. Обычно используются для наполненных композиций требуется для подтверждения UL ; толщина образцов является критическим фактором. б) По ГОСТ 28157–89 классы ПВ-0 – ПВ-2 2. ASTM D -2863 (предельный кислородный индекс ПКИ); ГОСТ Бумага, пластики, ткани и все органические материалы Пламя горелки. Поджигание образцов производится в атмосфере с контролируемым содержанием кислорода КИ — минимальная концентрация кислорода, при которой поддерживается горение. КИ > 28 — огнестойкие материалы. Точность определения — не ниже Вертикально закрепленный образец горит в смеси кислорода и азота. Концентрацию кислорода постепенно изменяют до значения, при котором продолжительность горения составляет 3 мин. Хорошая воспроизводимость применяется для наполненных композиций с различным содержанием галогенов D -757 ГОСТ Пруток с электрическим нагревом контактирует с образцом Скорость горения в течение мин, мм/мин Применяется только для полимеров с содержанием галогенов от среднего до высокого. Метод аналогичен определению жаростойкости по потерям массы и скорости горения 4. HL T -15 Вертикально расположенные образцы поджигают пламенем газовой горелки (100 — самый лучший показатель) Средние условия испытания, применяется только для полимеров с содержанием галогенов от среднего до высокого Т аблица 3.2. Методы испытания полимерных материалов на огнестойкость Огнестойкость полимеров и полимерных материалов 5. ASTМ Е ГОСТ Р (ИСО/ ПМС Строительные материалы Нагреваемая газом керамическая плита, излучающая панель с газовым подогревом. Образцы 150 × 460 × 5 мм Определяется скорость и индекс распространения пламени как произведение количества выделившегося тепла на скорость распространения пламени Образец под углом 30 ° к горизонту нагревается излучающей панелью, нагретой до 680 °C. Регистрируется количество выделившегося тепла и скорость распространения пламени. Жесткие условия для материалов с горючей поверхностью, применяется для наполненных композиций 6. ASTМ Жесткие ПМ и ПКМ Бунзеновская горелка Горизонтально расположенный образец поджигается пламенем газовой горелки Длина сгоревшего участка, продолжительность горения Применяется для классификации материалов (самые мягкие условия. Горизонтально расположенный образец вносят в пламя горелки нас и держат до тех пор, пока пламя не потухнет или образец не сгорит полностью. Регистрируют скоростью распространения пламени. A) негорючий материал (продолжительность горения 27–60 с, продолжительность поджигания 95–154 с Б) самозатухающий, соответственно си с. B) трудновозгораемый метод 2023) 7. ASТМ Е, UL 723, NPF A 255 (испытание в трубе Стейнера) Все строительные материалы Две газовые горелки. Проводятся в трубе длиной 7,6 м, наверху которой укреплены испытуемые панели Скорость распространения пламени, разогрев, выделение дыма Стандартный метод по нормам, применяемым в строительстве ив промышленности. Закрепленный на потолке туннеля образец длиной 7,6 м нагревается пламенем горелки. Глубина прогорания, скорость распространения пламени, разогрев и выделение дыма сравнивают с образцами из цемента (0 баллов) и красного дуба (100 баллов. Материалы классифицируют следующим образом класс А — распространение пламени м класс В — распространение пламени 7,9–22,8 м класс С — распространение пламени 23,1–68,2 м класс D — распространение пламени свыше 68,2 м D 1692 Пенопласты Бунзеновская горелка с плоским пламенем Скорость распространения пламени Горизонтально расположенный образец вносят в пламя горелки нас и наблюдают горение. Регистрируют скорость распространения пламени FF -1-70 и DOC FF -2-70, испытание с таблеткой уротропина Ковры и покрытия для пола Т аблетка уротропина Площадь распространения пламени Стандартную таблетку уротропина помещают на середину образца и поджигают. При полном сгорании таблетки радиус распространения огня не должен превышать 17,8 см от источника огня Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Т аблица 3.2 (продолжение) Метод Т ип мате- риала Описание метода Определяемые показатели Примечания 10. MV S S302 Пластики и материалы для салонов автомобилей Бунзеновская горелка Скорость распространения пламени Горизонтально расположенный образец поджигается горелкой. Скорость распространения пламени не должна превышать 10 см/мин 11. ASTM Листовые пластики Бутановая горелка Скорость распространения пламени Расположенный под углом 45 ° образец поджигают пламенем бутановой горилки. Измеряют скорость распространения пламени 12. Испытание на огнестойкость Строительные материалы Газовое пламя (1100 °С) Т еплопроводность Одна сторона полномерной стены нагревается газовым пламенем (1100 °C). Температура на другой стороне стены регистрируют термопарами. Материалы оценивают повременив течение которого противоположная сторона нагревается до 120 Сопротивление прогоранию Бюро горнорудной промышленности Пенопласты для шахт Пропановый факел Сопротивление прогоранию Вертикально расположенный образец толщиной см вносят в узкое пламя пропановой горелки. Измеряют время, через которое пламя проникает сквозь образец 14. Т ребования Федерального агентства гражданской авиации 25.853 к горючести материалов для салонов самолетов Материалы для салонов самолетов Пропановый факел Распространение пламени, длина обуглившегося участка, время самозатухания 1. Вертикально расположенный образец вносят в пламя горелки нас и удаляют из пламени. Материал должен удовлетворять следующим условиям а) максимальная длина прогорания 15 см б) максимальное время самозатухания 15 св) стекающие с образца капли должны гаснуть не позднее, чем через 3 с. 2. Горизонтально расположенный образец вносят в пламя горелки нас в зависимости от назначения материала, скорость горения ограничивается 7,6–10 см/с 15. Национальное бюро стандартов ASTM Пластики, ткани, пено- пласты и др. Электрическая печь, пламя Плотность дыма по све- топоглощению. Образец 76 × 76 × 5 мм Образец помещают в герметичную камеру вертикально по отношению к электропечи. Измеряют поглощение света, проходящего через камеру Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Пластики, ткани, пено- пласты и др. Горячий воздух, пламя Т емпература самовозгорания, температура вспышки. Образец помещают в постепенно нагреваемый тигель. Регистрируют температуру, при которой происходит самовозгорание. 2. Образец помещают в постепенно нагреваемый тигель, над которым горит пламя горелки. Регистрируется температура, при которой образец загорается 17. Федеральный стандарт испытаний 406, метод 2023; ГОСТ Поджигание образца 12 × 12 мм спиралью Время поджигания и продолжительность горения Жесткие условия испытания материалов, применяемых при высоких температурах в отсутствие открытого пламени 18. Зажигание от раскаленной проволоки, метод Пластики электротехнического назначения Проволока, нагреваемая проходящим по ней током Время затухания в минутах По проволоке, намотанной вокруг образца, пропускают ток. Отмечают время, через которое образец загорается 19. Зажигание от дугового разряда, метод Пластики электротехнического назначения Высоковоль тная электрическая дуга Загорание Лежащие на образце электроды сдвигают, пока не возникнет дуга, затем их раздвигают до тушения разряда. Регистрируют число разрядов, необходимых для зажигания образца (видоизменение стандарта ASTM-D 299 Токсичность продуктов горения полимеров, ПМ, ПКМ Образцы 12,7 × 12,7 × 127 мм, нагревательная спираль после загорания спираль и электроды в торцах обесточива- ются) Продолжительность горения горна воздухе, с Определяют продолжительность горения и токсичность по концентрации С, СОН, Н, NO 2 , НС D 2843, Е ГОСТ 24632–81; ISO 181–198, 4580- 1,2,3, 5659-1,2; ISO/ TR 5656-3, 10093, 11907-1,2,3,4; ГОСТ 12.1.044-89, п. Образцы 25 × 25 × 6 мм 76 × 76 × 5 мм Метод определения плотности дыма D = V /L ·A ·log(100/ T ) D — оптическая плотность группы D 2 < 100, D max < 200 Заводской метод фирмы «Корнер уолл» В стандартных условиях сжигается конструкция, выполненная из испытуемых панелей Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Т аблица 3.2 (продолжение) Метод Т ип мате- риала Описание метода Определяемые показатели Примечания 23. BS 476, часть Среднее время горения после удаления горелки, с потери массы, %масс. Классы: Р — трудносгораемый; X — легко- сгораемый NC — вне класса Время горения после поджигания спирта, с длина верхней границы обугливания, мм сгоревшая и обуглившаяся площадь, Классы F — воспламеняющиеся VLF — очень легковоспламеняющийся, часть 6, часть Индекс J, обобщенный индекс J; средняя длина сгоревшей части, мм Классы по BS 476, часть 1 1–4, NC — чем выше номер, тем ниже огнестойкость Длина горения, мм скорость горения, мм/с Классы: SE — самозатухающий; В — сгораемый Метод Батлера Остаточная масса, %; продолжительность горения, мин продолжительность полного воспламенения, с 28. Метод огневой трубы, ГОСТ Образец 15 ×4,5 ×( 1–0,1) см (листовые, плиточные, пленочные) Вертикальное; поджигание снизу газовой горелкой Потери массы не более 20%, время самостоятельного горения не более 1 мин 29. Метод распространения пламени, ГОСТ Образец 30 ×4 ×( 1–0,1) см (листовые, плиточные, пленочные 30 × 4× 1 корзинки для сыпучих материалов) Горизонтальное; поджигание с нижнего угла конца образца Распространение пламени на шести образцах меньше длины каждого образца Огнестойкость полимеров и полимерных материалов 30. Определение стойкости к действию пламени (ГОСТ 21207–75 в камере объемом 1 м 3 ) Образец 8× (1– 1,5) × (0,3– 0,5) см Горизонтальное; поджигание с угла торца образца под углом Продолжительность горения 31. Метод керамической трубы, ГОСТ 16363–76, определение горючести покрытий Образец 15 × 6× 3 см шесть образцов из сосны, сверху наносят защитное покрытие) Вертикальное; поджигание снизу, продолжительность действия горелки — 2 мин Потери массы, G ; температура отходящих газов и время, за которое происходит изменение температуры при горении образца 32. ГОCT 190094-73. Учитывает ГОСТ 15898–70 для проведения паспортных, контрольных, арбитражных и исследовательских испытаний Образцы 50 × 290 мм Длительность поджигания с Определяется продолжительность горения и тления образцов от горелки с температурой 840 Классы трудносгораемые, самозатухающие (<15 с, 170 мм, медленносгораемые (небо- лее 60 мм/мин); сгораемые (>15 с, >170 мм) 33. Метод ВНИИПО (Россия) Образцы 75 × 35 × 10 мм, пленки 80 × 45 × 1 мм Калориметрическое определение показателя возгораемости k = Q В /Q Н ; В — количество тепла, выделяемого образцом при горении Н — количество тепла, необходимое для поджигания и поддержания устойчивого горения образца. При k < 0,1 — негорючие k = 0,1–0,5 — трудносгораемые; k = 0,5–2,1 — трудновоспламеняемые; k > 2,1 — горючие 34. Т епловой метод калориметрия Е, ASTM Р -190 Полимерные материалы Время до начала загорания, с количество тепла, выделяющегося при горении и после горения 35. ГОСТ Р (ИСО/ПМС 9239.2). Распространение пламени Строитель- ные материалы полимеры П, ПМ, ПКМ) Радиационная панель, газовая горелка 5 образцов 1100 × 250 × (10–60) мм Определение критической поверхностной плотности теплового потока, КППТП, кВт/м 2 Группы: КППТП (по кВт/м 2 ) РП 1 > 11, РП 2 8–11, РП3 5–8, РП 4 < 5. Соответственно не распространяющие, слабо, умеренно, сильно распространяющие пламя Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Т аблица 3.2 (окончание) Метод Т ип мате- риала Описание метода Определяемые показатели Примечания 36. ГОСТ 30244–94. Испытание на горючесть Строитель- ные материалы (П, ПМ, ПКМ) Газовая горелка, камера сжигания 12 образцов 1000 × 190 × 70 мм Определение температуры дымовых газов, степень повреждения по длине, SL и массе SM ; продолжительность самостоятельного горения, τ с.г Группы: Г, Г, ГЗ, Г в зависимости от SL , SM , τ с.г ; соответственно, слабо, умеренно, нормально, сильно горючие 37. ГОСТ 30402-96. Испытание на воспламеняемость (на основе стандарта ИСО Строительные материалы, (П, ПМ, ПКМ) Радиационная панель, газовая горелка, установка для испытаний образцов 165 × 165 × 70 мм Определение КППТП, кВт/м 2 , времени воспламенения Группы КППТП, кВт/м 2 : В > 35; В 20–35; В < 20. Соответственно, трудно, умеренно, легко-воспламеняемые 38. ГОСТ 12.1.044–89, п. 4.14. Определение кислородного индекса Строитель- ные материалы (П, ПМ, ПКМ) Горелка, установка с регулируемой подачей кислорода 15 образцов (80–15) × (6– 10) × (3–10) мм Определение кислородного индекса Классификация в зависимости от величины КИ 39. ГОСТ 12.1.044–89, п. 4.18. Определение коэффициента ды- мообразования, Дм Строитель- ные материалы (П, ПМ, ПКМ) Дымовая камера, газовая горелка 10–15 образцов 40 × 40 × 10 мм Определение коэффициента Дт (плотность дыма) Материалы с малой (Д, умеренной (Д, высокой (Д) дымообразующей способностью ГОСТ 12.1.044–89, п. 4.20. Определение токсичности продуктов горения Строитель- ные материалы (П, ПМ, ПКМ) Горелка, установка с подопытными животными образцов 40 × 40 × (5–10) мм Определение показателя токсичности С, мг/г Группы, мг/г: Т до 40; Т 40–120; Т 120–360; Т > 360 Соответственно мало, умеренно, высоко, чрезвычайно опасные Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Единый стандарт ЕЭС для оценки огнестойкости материалов для строительства принят в 2001 г, в котором горючесть определяется категориями [299]: А — трудно- горючие, Е — краткосрочное сопротивление возгоранию. Полимерные материалы в зависимости от показателя кислородного индекса (LOI) классифицируются на горючие и самозатухающие (если КИ, О больше Стандарты различных стран ЕС синхронизованы (см. введение). |