极限氧指数
极限氧指数（英语：Limiting oxygen index；LOI），或极限氧浓度[1]、LOI值；亦有称最小氧浓度[2]（英语：Limiting Oxygen Concentration；LOC），是能够支持聚合物燃烧的氧气的最小浓度，其以氧气的体积百分比表示[3]。其数值是通过在燃烧中的试样所处的空间中，调整氧气和氮气的混合物比例，并不断降低氧气水平直至达到临界水平来测量[4]。[5]用于表征用小蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势。
不同塑料的极限氧指数值是通过标准化测试确定的；例如，ISO 4589和ASTM D2863[6][3]。极限氧指数大于大气中的氧气浓度，是阻燃材料的标准之一[4]。而指数大于大气中氧气浓度（21%）的材料，亦可称为阻燃材料[7]；但通常为保证安全，会使用27%作为标准[8]。
极限氧浓度还取决于样品的周围温度。随着周围温度的升高，燃烧所需的氧气百分比会逐渐降低。在环境温度和高温下测试塑料和电缆材料的极限氧浓度[1]，可以了解在实际火灾条件下的氧气需求，以及蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势[9]。
计算方法 编辑
其计算方法为“爆炸下限乘以氧气摩尔数”。用算式表达为[2]：
- 极限氧指数（%） 爆炸下限（%） 氧气摩尔数（mol）
亦可以表示为[10]：
意义 编辑
材料LOI值超过21%，说明该材料具有耐燃性能，其LOI值越高表示其耐燃性能越好[11]。极限氧指数表示物质燃烧的难易程度，其值愈高表示愈难燃。而极限氧指数达27%以上，则表示难燃。[8]
测试 编辑
方法 编辑
在ISO 4589或ASTM D 2863-70的标准条件下进行的极限氧指数测试，需要将尺寸为80×10×4mm的样品垂直放置在玻璃烟橱的中心位置[9]。测试包括在含有不同氧浓度的环境中对样品进行火焰点火，而后找到样品烛式火焰燃烧的极限氧浓度[3]，以及小蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势[9]。
意义 编辑
聚合物材料的LOI值越高，其火焰提供的热通量越低，并且耐燃性越高。LOI测试易于实施，并有较高的重复性。但是，由于测试通常在室温下进行，所以不能再现真实火灾的环境。因此，测试主要用于比较聚合物和复合材料的相对可燃性及等级。[3][10]
材料的极限氧指数 编辑
各类气体或蒸气 编辑
| 测试气体或蒸气 | 气体或蒸气
的结构简式 |
加入氮气（ ）
的极限氧浓度 |
加入二氧化碳（ ）
的极限氧浓度 |
|---|---|---|---|
| 氢气 | 5 | 5.2 | |
| 甲烷 | 12 | 14.5 | |
| 乙烷 | 11 | 13.5 | |
| 丙烷 | 11.5 | 14.5 | |
| 正丁烷 | 12 | 14.5 | |
| 异丁烷 | 12 | 15 |
聚合物或复合物料 编辑
| 测试物质 | 加入氮气（ ）
的极限氧浓度 |
|---|---|
| PMMA
（俗称有机玻璃） |
17.3 |
| 聚乙烯 | 17.4 |
| 聚丙烯 | 17.4 |
| 聚苯乙烯 | 17.8 |
| 胶合板 | 23.0 |
| 尼龙66 | 24-29 |
| 聚碳酸酯 | 25-44 |
| 涤纶（GRP） | 21-43 |
| 酚醛 | 26-64 |
| PVC（未增塑） | 45-49 |
| PTFE | 95 |
| 纯木材 | 20.5-24.6 |
其他条目 编辑
参考文献 编辑
- ^ 1.0 1.1 丁宝明. 淺談低煙無毒電纜 (PDF). 捷运技术半年刊: 95. [2019-01-11]. （原始内容 (PDF)存档于2019-01-11）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 卢守谦; 陈永隆. 防火防爆. 五南图书出版股份有限公司. 2017-02-16 [2019-01-20]. ISBN 9789571190402. （原始内容存档于2019-01-20） （中文）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Oxygen Index - an overview - ScienceDirect Topics. www.sciencedirect.com. [2019-01-22]. （原始内容存档于2021-01-16）.
- ^ 4.0 4.1 中国纺织总会标准化研究所. 纺织品燃烧性能试验氧指数法. 1985 [2019-01-11].
3·4 极限氧指数：在规定的试验条件下，氧氮混合物中材料刚好保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。
- ^ Principles of Engineering Organization, 2nd edition. 1994-02-09. doi:10.1680/poeo2e.16569.
- ^ Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics (Oxygen Index). ASTM International.
- ^ Fire-retardant materials. www.ias.ac.in. [2019-01-11]. （原始内容存档于2019-01-11）.
- ^ 8.0 8.1 标准检验局. 第六組常見的問題與回答. 标准检验局. 2011-05-13 [2019-01-22]. （原始内容存档于2019-01-23）.
- ^ 9.0 9.1 9.2 Zhang, Junhua; Delichatsios, M. M.; M, Suzanne. Prediction of the Limiting Oxygen Index Using Simple Flame Extinction Theory and Material Properties Obtained from Bench Scale Measurements. Fire Safety Science. 2011, 10: 375–387 [2019-01-22]. （原始内容存档于2018-06-02） （英语）.
- ^ 10.0 10.1 University of Central Lancashire. OXYGEN INDEX (PDF). BS 2782:141 & ISO 4589-2. [2019-01-22]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-22）.
- ^ 张铭坤&林佳颖&林学昌. 乙烯醋酸乙烯酯/蒙脫土奈米複合材料熱穩定性及耐燃性質之研究 (PDF). 燃烧季刊. [2019-01-11]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-11）.