建筑行業和交通工具上塑料制品的應用,防止火災和環境保護要求人們重視塑料燃燒性的研究。如表3所列各種塑料有可燃的、慢燃的、自熄的和不燃的之分。
表3 各種塑料的可燃性
塑料種類 |
氧指數/% |
UL94等級 |
點著溫度/℃ |
評估 |
聚甲基丙烯酸甲酯 |
17 |
- |
- |
可燃 |
聚丙烯 |
17 |
- |
- |
可燃 |
聚乙烯 |
17 |
- |
340 |
可燃 |
聚苯乙烯 |
18 |
- |
360 |
可燃 |
聚對苯二甲酸乙二酯 |
21 |
- |
|
慢燃 |
聚碳酸脂 |
26 |
V-2 |
- |
自熄 |
ABS |
30 |
HB |
- |
自熄 |
聚砜 |
30 |
V-0 |
- |
自熄 |
聚酯酰亞胺 |
- |
V-0 |
- |
自熄 |
脲甲醛樹脂 |
35 |
V-0 |
- |
自熄 |
未增塑聚氯乙烯 |
43 |
V-0 |
390 |
不燃 |
聚酰胺-酰亞胺 |
50 |
V-0 |
- |
不燃 |
聚四氟乙烯 |
90 |
V-0 |
- |
不燃 |
含有氯和溴的塑料是不燃的。如未增塑的聚氯乙烯,在燃燒中分解的HCl有抑制作用。聚碳酸酯和聚氨脂是自熄的塑料。當火焰和熱量撤去后燃燒熄滅。絕大多數熱塑性塑料容易點燃和燃燒。對可燃塑料升溫加熱達到點燃溫度后,塑料表面材料會分解和氧化,生成可燃氣體。產生各種復雜的反應和自由基,促使了燃燒和熱量生成。伴隨著大量煙霧和有害氣體逸出。燃燒的最終殘留物是碳。表層碳的生成如同屏障有阻燃作用。
燃燒性評測常用方法是GB/T2406-93《塑料燃燒性能試驗方法 氧指數法》。對應ASTM D2863和ISO 4589標準。氧指數是在規定條件下,試樣在氧、氮混合氣體中維持平穩燃燒所需的最低氧氣濃度,以氧所占的體積百分數表示。普通大氣中的含氧量是22%,故在表3中超過此值的塑料大致是自熄和不燃的。
另一方法是GB 4610-84《塑料燃燒性能試驗方法 點著溫度的測定》,對應ASTM D1929。點著溫度是在規定的試驗條件下,從材料中分解出的可燃氣體,經外火焰點燃并燃燒一定時間的最低溫度。它的試樣是粒度為0.5〜1.0mm的顆粒塑料。
美國專業協會的UL94燃燒標準,目前被廣泛引用。它是將試樣水平和垂直放罝,用本生燈點燃,觀察試樣燃燒速度、自熄和滴落物。依阻燃性提高順序:94HB(水平),94V-2,94V-1,94V-0,94-5VA,94-5VB(均為垂直)。它們對應我國GB 2408-80(88)《塑料燃燒性能試驗方法水平燃燒法》和GB 4609-84《塑料燃燒性能試驗方法垂直燃燒法》。
此外,我國還有GB 2407—80(88)《塑料燃燒性能試驗方法 熾熱棒法》,用于評定硬質塑料可燃性。GB 6011-85熾熱棒法,用于評定纖維增強塑料的可燃性。電加熱的熾熱棒用碳化硅制成。主要以燒蝕距離作為評定依據。
提高塑料材料的阻燃性有許多途徑。常用的是添加阻燃劑。由于各種塑料的燃燒過程很復雜,故現今的阻燃劑的品種也很多。它們起抑制燃燒和阻礙火焰蔓延的作用。使用最多的是氯、溴、銻、磷和鋁的化合物。阻燃劑使用不當,在注射加工時逸出刺激性氣體并腐蝕模具。采用無機填料,如氫氧化鋁、碳化鈣和玻璃纖維等也有阻燃作用。將自燃聚合物與不燃聚合物共混,如ABS和聚氯乙烯共混,可使ABS阻燃性提高。
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