1.实验目的
(1)掌握炽热棒法实验要点。
(2)掌握标准条件下燃烧性能的表示方法。
2.实验原理
按规定的尺寸将材料制备成长方体,在距自由端25 mm和75 mm处各划一条标线,夹住试样另一端,使其长轴呈水平状态并垂直于炽热棒。通电加热炽热棒,控制温度为955℃,使试样自由端与炽热棒接触一定时间后移开,记录试样燃烧时间、烧蚀长度、燃蚀质量损失、燃烧现象等指标,评定复合材料试样的燃烧性能。
记录从炽热棒接触试样起到试样第一次出现火焰的时间t 1以及炽热棒离开试样到试样火焰熄灭的时间t n,精确至1 s。t=t n-t 1为燃烧时间。
分别计算试样烧蚀长度L(mm)和烧蚀质量损失α(%):式中,L 0 为试样的初始长度(mm),精确到0.05 mm;m 0 为试样的初始质量(mg),精确到1 mg;L R为冷却后的试样未烧蚀的长度(mm),精确到0.05 mm;m R 为剩余试样的质量(mg),精确到1 mg。
3.实验设备及原材料
通风橱、炽热棒实验仪、秒表、游标卡尺、分析天平、阻燃复合材料。
炽热棒实验仪如图5-11所示,由试样夹、电发热硅碳棒和辅助支架组成。
图5-11 炽热棒实验仪示意图
1—滑动底板;2—轴承;3—绝缘支架;4—立柱;5—试样夹;6—试样;7—夹具;8—定位棒;9—炽热棒;10—底板;11—定位棒立柱;12—止动螺钉;13—平衡重锤;14—垫片。
阻燃复合材料平板尺寸为120 mm×10 mm×4 mm。
4.实验步骤
1)试样准备
按120 mm×10 mm×4 mm的尺寸加工10根试样,并注明A面(上表面)和B面(下表面),将试样放置在干燥器中平衡至少24 h(A面向上以及B面向上各5根)。
2)试样测量
测量试样长度L 0,质量m 0,长度精确到0.05 mm,质量精确到1 mg。
3)校定试样装卡位置
选直径为8 mm的玻璃棒或金属棒作为定位棒,将清理干净的炽热棒倾斜,将定位棒转至炽热棒原位,水平固定试样,使试样端面与定位棒接触,然后转开定位棒,将试样夹紧。(www.xing528.com)
4)炽热棒准备及校准
将炽热棒放入通风橱中,关闭橱窗通风和抽气开关,待实验结束后再迅速抽气通风。
用交流或直流电压加热炽热棒,用变压器控制电流并使炽热棒温度稳定在(955±15)℃[可以用纯度为99.8%、厚度为0.06 mm的银箔(熔点为955℃)校准炽热棒温度;亦可用高温热电偶和温度记录仪器来校准]。
5)开始实验
在炽热棒达到955℃时用绝缘支架转动炽热棒,使它与试样端口接触,由于有平衡重锤,炽热棒和试样有0.3 N的接触力,一接触时马上用秒表开始计时,加热180 s,再将炽热棒转离试样,断电熄火。
6)记录数据
记录在炽热棒接触试样起到试样第一次出现火焰的时间t 1,炽热棒离开试样起到试样火焰熄灭的时间t n(精确至1 s),并计算燃烧时间t=t n-t 1。同时记录燃烧时的现象:明火、阴火、火焰大小、烟雾大小、烟雾和火焰的颜色、燃烧中试样是否开裂分层等。
7)燃烧后处理
准确测定冷却后试样的未烧蚀长度L R(精确到0.05 mm)和剩余质量m R(注意区分真烧和烟熏变色的差别),精确到1 mg。
8)对比实验
调换试样AB面,重新按步骤1~8进行实验,观察各燃烧指标是否有明显差别。
5.实验结果
(1)将试样的长度、质量以及实验过程中的时间等数据记录在表5-10中,计算烧蚀长度及质量。
表5-10 炽热棒法测燃烧性能数据记录及计算
(2)分别记录5个A面向上和5个B面向上的试样燃烧指标:平均燃烧时间、平均烧蚀长度以及平均烧蚀质量损失,并进行比较。
(3)结合所观察的实验现象写出简要评述意见。
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