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矿用井下塑料管材阻燃实验探究

一、塑料阻燃概述
大多数塑料尤其是通用塑料都容易燃烧,即其阻燃性不好.衡量塑料阻燃性好坏,一般用三个指标来衡量:
 
1、氧指数(OI)
氧指数为塑料试样在N2-O2混合气体中保持连续燃烧所需的最低氧气体积分数.塑料的氧指数越小,说明其连续燃烧锁需氧气的浓度越低,材料越燃;反之,塑料的氧指数越大,说明其连续所需氧气的浓度高,材料越不易燃。 常用塑料的氧指数见表1所示。表3 常见塑料烟雾组成
塑料消烟的基本原理为加入无机消烟剂,改变塑料的降解方式,抑制炭微粒的形成,使之形成焦炭,并吸收有毒气体。
 
二、燃烧试验
在研究、开发井下高聚用阻燃物制品时,燃烧性试验是评价阻燃效果的极重要手段,通常的步骤是:首先对高聚物材料本身的阻燃性能进行试验并作出评价,主要以测定材料的物理和化学的燃烧特性为主,如分解温度、闪点、自燃点、燃烧热、临界氧指数、燃烧速度、燃烧时间、发烟性、产生的气体及其毒性等,然后,再对所选材料构成的制品进行试验和评价,主要以使用上的安全性为目标。人们希望这种试验最好能使实际火灾所生的效果再现,所以,国内外井下用高聚物制品的标准都是测定制品在模拟使用条件下的燃烧特性。为了煤矿的安全,煤炭行业实行煤矿矿用产品安全标志管理制度,以确保煤矿井下用高聚物制品的安全性能持续稳定地符合国家或行业标准及有关规定,根据MT181—88 《煤矿井下用塑料管材安全性能检测规范》的规定,井下矿用管材其安全性试验主要是:
(1).酒精喷灯火焰燃烧试验:也称为小范围火焰试验,试验是模拟矿井下管材是否容易被点燃,着火后是否延燃;将试件置于酒精灯燃烧器的火焰之上,按规定试件燃烧后,移开酒精灯燃烧器,测定被测试件的火焰或火星燃烧时间。
(2)表面电阻值试验:也称导电性试验,由于塑料等高聚物都是绝缘材料,用这些材料制成的管材摩擦表面会积聚电荷,达到一定值时,会对接地体放电,如井下有瓦斯就会引发事故。试验测制品的表面电阻值以此衡量表面电荷传导能力。将试件经过适当处理,然后在两个区域之间施加一个电位差(直流电压),测定沿试件表面的电流泄露来确定其相应的电阻值。
然而,上述所谓在模拟使用条件下的燃烧特性试验,都是在有限的条件下对管材的相对阻燃性进行评价的试验,也就是说采用标准规定的试验方法所得到的燃烧性试验结果,只能用于说明供试验的制品在可控的实验条件下对热和火焰的反应特性,而井下产生火灾的因素错综复杂,仅对制品的试验不能完全用来说明或估价在实际火灾条件下的着火危险性和燃烧程度。因此,首先对制造高聚物制品的高聚物材料本身的阻燃性能进行试验并作出评价就十分重要,特别是根据一个特定的标准或阻燃试验来使材料的阻燃程度量化是非常必要的。国内外高聚物材料的燃烧试验方法的分类及试验项目的内容如下表4:
 
三、阻燃剂发展趋势
早期的阻燃剂的研究多采用含卤的阻燃剂,这类阻燃剂具有阻燃效果好、添加量低的优点,但发烟量大、燃烧的气体有毒,因此必然不能满足环保和消防日益严格的市场要求。在使用中受到限制,为了降低阻燃剂的危害性,国内外开始对低烟、低毒进行了研究,这就使得无卤的阻燃剂重新受到重视,并在其阻燃效果及与聚合物的相容性方面进行了系列的研究。无卤、无毒、高效是未来阻燃剂的主流,也是当前阻燃材料的研究和发展的趋势。但从目前国内的阻燃PE的研究现状看,单独的无卤阻燃PE 其阻燃性和力学性能很难同时满足产品的要求,而进口的阻燃剂价格昂贵,故含少量的卤素与无卤阻燃剂相复合的阻燃PE不乏是一种成本低廉、力学性能均衡的阻燃产品,要想改善无卤阻燃中阻燃剂用量大、力学性能下降、加工性能变坏等问题,必须对无卤阻燃剂的表面处理、粒径大小、结晶形态和复配协效技术的研究,才能使国内的无卤阻燃的研究水平进一步提高。

 

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