Способ определения кислородного иили температурного индексов материалов

(19) КЦ 111) (51) 5 О 011 Ч 25 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕ способ включает зажигание образ рючего газа в заданном потоке ки ной среды и установление преде горения по концентрации кислород туре в этом потоке в стандартных у нитепьно осуществляют стандарти щего пламени по температуре, дл газ предварительно смешивают с раэования стехнометрической или пламя экранируют так чтобы пре никновение внешней газовой сред горения. 2 табл. им.Н.Н.СеменоваРубан Л.В. Асеева Роза ИСЛОРОДНОИНДЕКСОВ ие материалов с стности материаость изобретения: Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(71) Институт химической физики(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КГО И/ИЛИ ТЕМПЕРАТУРНОГОМАТЕРИАЛОВ(57) Использование: исследованпомощью тепловых средств, в чалов на пожароопасность. Сущн ца пламенем го- слородно-азотпов устойчивого а и по темперасловиях Допопзация зажигаюя этого горючий оэдухом до обедных смесей, а дотвратить проы в зону фронтаИзобретение относится к исследованию материалов с помощью тепловых средств и может быть использовано при испытании материалов на пожароопасность.Известен способ определения кислородного индекса, заключающийся е зажигании с помощью пламени вертикально закрепленного образца материала в заданном потоке кислородно-азотной среды и оценке результатов испытаний, Изменяя при этом концентоацию кислорода, определяют ее минимальное значение, при котором наблюдается самостоятельное (устойчивое) орение образца. Это значение и принимается эа величину кислородногоиндекса.К недостаткам этого способа следует отнести изменение температуры пламени в источнике зажигания при изменении концентрации кислорода в реакционной камере,Наиболее близким технически 1 л решением является способ определения кислородного и/или теглпературного индексов материалов путем зажигания образца пламенем горючего газа в заданном пооке кислородно-азотной среды и установления пределов устойчивого горения образца по концентрации кислорода и по температуре е том потоке е стандартных условиях, включающих ограничения по размеру зажигающего пламени и по продолжительности его воздействия на образец,Существенным недостатком известного способа является то, что температура зажигающего пламени может изменяться в пределах 3000-2000 К" и ниже в зависимости от концентрации кислородав реакционной камере, поскольку окислитель (кислород) е источник зажигания поступает из ее объема.Поскольку температура пламени обязательно влияет на его форму и объем, то нестандартность пламени по теглпературе в известном решении делает нестрогой и даже бессмысленной стандартизацию пламени по размеру, так как ее производят на воздухе (вне реакционной камеры),Неучитывание роли температуры пламени в источнике зажигания неизбежно приводит к снижению точности и восприимчивости результатов измерений кислородного и/или температурного индексовматериалов и сужает их диапазон, поскольку падение температуры пламени источника зажигания приводит в конечном итоге к его затуханию (примерно, при 18 02).В последнем случае приходится использовать не пламенные источники зажигания,например электрические нагревательные элементы. При этом, однако, принципиально изменяется весь механизм зажигания инарушается его соответствие условиям испытаний.К недостаткам известного способа отно 5 сится также большая (слепящая) яркость пламени источника зажигания в случае высокойконцентрации кислорода в реакционной камере. Это создает трудности е определенииположения пламени относительно образца имомента его загорания,Целью изобретения является повышениеточности и расширение диапазона определения путем стандартизации температуры зажигающего пламени,15 Поставленная цель достигается тем, чтое способе определения кислородного и/илитемпературного индекса материала путемзажигания образца пламени горючего газав заданном потоке кислородной среды и20 установления пределов устойчивого горения образца по концентрации кислорода ипо температуре в этом потоке в стандартныхусловиях, включающих ограничения по размеру зажигающего пламени, и по продолжи-25 тельности его воздействия на образце,горючий газ предварительно смешивают своздухом до образования стехиометрическойили бедных смесей, а пламя экранируют так,чтобы предотвратить проникновение внеш 30 ней газовой среды в зону фронта горения.П р и м е р ы осуществления способа.Были определены значения кислородного индекса полиметилметакрилата и фторопласта -4, согласно предложенному35 способу, по которому в источнике зажигания в качестве горючего газа испольэовалибытовой (баллонный) пропан-бутан, который перед его вводом в источник зажиганияпредварительно перемешивали с воздухом4(, при стехиометрическом соотношении. Расчетная максимальная температура продуктов сгорания пропан-бутано-воздушнойстехиометрической смеси близка к 2110 С.Контроль состава смеси и ее расход осуще 45 сгвляли с поглощью датчиков расхода газа ирегулирующих вентилей, установленных ввоздушной и газовой магистралях до их соединения, При этом само пламя экранировали путем размещения внутри источника50 зажигания стабилизатора таким образом,что фронт пламени целиком помещалсявнутри источника зажигания и тем самымисключался диффузионный или конвективный занос внешней среды в зону горения,55 так как зажигающее пламя остается устойчивым даже в потоке чистого азота. Процессзажигания осуществлялся в течение не более 30 с, причем через каждые 5 с зажиганиепрекращали и производили визуальныйконтроль наличия воспламенения образца.2001393 Таблица 1 Таблица 2 При отсутствии воспламенения процесс зажигания повторяли. Сами образцы были изготовлены в виде прямоугольных пластин размером 150 х 10 х 4 мм, Наличие устойчивого горения таких образцов устанавливали по факту непрерывного выгорания 500 мм их длины,Изменение концентрации кислорода в смеси вблизи предельных значений производили по показанию датчиков расходов кислорода и азота с шагом не менее 0,2 ф от общей смеси, расход которой при этом оставался постоянным и равным 177 см .с при комнатной температуре, что соответствует установленной ГОСТом скорости потока в реакционной камере, равной 340 мм сРезультаты испытаний представлены в табл. 1, где для сравнения показаны также значения кислородного индекса тех же материалов, полученные с помощью известного способа,В табл. 1 приведены также результаты измерений продолжительности процесса зажигания в каждом из способов т 3Указанный в таблице диапазон значений кислородного индекса обусловлен с разбросом результатов повторных измерений на 3-х образцах,Конкретное определение температурного индекса материала с помощью предложенного способа было осуществлено на установке, которая включала все указанные выше элементы установки для определения кислородного индекса и дополнительно была снабжена устройствами для нагрева и удержания при заданной температуре кислородно-азотной среды, в которой проводили испытание образцов, и шестью датчиками температур, расположенными по три на входе из реакционной камеры. При 5 этом температура испытаний определяетсякак средняя величина показаний всех датчиков при условии, что разброс этих показаний не превышал 10 С. Верхний предел нагрева 350 С.Скорость потока кислородно-азотнойсреды независимо от его температуры уста навливалась равной 4 см/с. Испытанию были подвергнуты образцы размером 150 х 13 х х 1.5 мм из новых материалов, синтезированных на основе полипропилена.Результаты испытаний приведены в 15 табл. 2.При температуре выше 100 С наблюдается пластифицирование полипропилена, Поэтому экспериментальная зависимость 20 значений кислородного индекса от температуры была обработана на компьютере и таким путем экстраполирована на основе известных экстраполяционных моделей до значения КИ=20,8, что позволило определить величину температурного индекса, ко торая оказалась равной 220 С.Как видно из данных в табл. 1, различиезначений кислородного индекса, измеренных предложенным и известным способами, находится в пределах 0,5-0,7 единиц, что 30 в три раза превосходит величину возможной ап паратурной ошибки таких измерений,(56) Пожаровзрывоопасность веществ и материалов, номенклатура показателей и 35 методы их определения. ГОСТ 12.1.044-842001393 Составитель С,БеловодченкоТехред М. Моргентал Корректор 8. Петраш Редактор Н.Семенова Заказ 3126 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 формула изобретения СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДНОГО И/ИЛИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ИНДЕКСОВ МАТЕРИАЛОВ путем зажигания образца пламенем горючего газа в заданном потоке кислородно-азотной среды и установления пределов устойчивого горения образца по концентрации кислорода и по температуре в этом потоке в стандартных условиях, включающих ограничения по размеру зажигающего пламени и по продолжительности его воздействия на образец, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности определения путем стандартизации температуры зажигающего пламени, горючий газ предварительно смешивают с воздухом до образования стехиометрической или бедных смесей. а пламя зкрэнируют так, чтобы предотвратить проникновение 10 внешней газовой среды в зону фронта горения.