錐形量熱(Cone)是以耗氧原理為基礎(chǔ)的新一代材料燃燒測(cè)試儀器,是目前實(shí)驗(yàn)室條件下模擬實(shí)際火災(zāi)中聚合物燃燒情況的最為可靠的測(cè)試手段。
通過(guò)系統(tǒng)的測(cè)試可以給出包括點(diǎn)燃時(shí)間(TTI)、熱釋放速率(HRR)、總熱釋放(THR)、有效燃燒熱(EHC)、比消光面積(SEA)、CO和CO2產(chǎn)生速率(COP、CO2P)、質(zhì)量損失速率(MLR)、煙生成速率(SPR)等燃燒過(guò)程中的參數(shù)。
本文測(cè)試并分析了玻纖增強(qiáng)PA6以及阻燃玻纖增強(qiáng)PA6復(fù)合材料在錐形量熱測(cè)試下的燃燒數(shù)據(jù)。復(fù)合材料的熱釋放速率曲線(xiàn)(HRR),我們不難看出未阻燃的GF-PA6曲線(xiàn)是典型的玻纖增強(qiáng)材料的HRR曲線(xiàn),達(dá)到最大熱釋放峰值后熱釋放速率并非急劇降低,這是由于玻纖在材料燃燒過(guò)程中形成骨架類(lèi)的支撐結(jié)構(gòu),延緩了材料的燃燒,但這種支撐結(jié)構(gòu)不能抵抗長(zhǎng)時(shí)間的火焰,最終材料被燒盡,殘余玻纖。
而添加阻燃劑PA11的復(fù)合材料表現(xiàn)出典型的凝聚相成炭機(jī)理阻燃劑的曲線(xiàn)特點(diǎn),在燃燒過(guò)程中形成之謎炭層而起到隔絕火焰和氧氣的作用,一方面極大的降低了熱釋放速率,另一方面在這種“小火”下繼續(xù)燃燒,表現(xiàn)為HRR曲線(xiàn)的平緩發(fā)展,最終熄滅,剩余大量有機(jī)無(wú)機(jī)炭層。
材料在錐形量熱測(cè)試后各種典型的數(shù)據(jù),從表中我們可以看出添加阻燃劑后復(fù)合材料在燃燒過(guò)程中總熱釋放(THR)得到有效降低,另外值得注意的是材料平均有效燃燒熱(Mean EHC)在添加阻燃劑前后變化不大,而平均熱釋放速率(Mean HRR)有所降低,結(jié)合HRR曲線(xiàn)我們可以推斷該阻燃劑的阻燃機(jī)理主要為凝聚相阻燃。
FIGRA在許多文獻(xiàn)報(bào)道中被稱(chēng)為“火焰延指數(shù)”,是通過(guò)PHRR與到達(dá)PHRR的時(shí)間的比值來(lái)定義的,該數(shù)值反映了材料在燃燒過(guò)程中的安全性,由表中數(shù)據(jù)我們可以看出在添加阻燃機(jī)后該數(shù)值得到有效降低。通過(guò)UL-94、LOI以及錐形量熱測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)我們不難看出AP11是一種應(yīng)用于玻纖PA6體系的有效阻燃劑。