極限氧指數
極限氧指數（英語：Limiting oxygen index；LOI），或極限氧濃度[1]、LOI值；亦有稱最小氧濃度[2]（英語：Limiting Oxygen Concentration；LOC），是能夠支持聚合物燃燒的氧氣的最小濃度，其以氧氣的體積百分比表示[3]。其數值是通過在燃燒中的試樣所處的空間中，調整氧氣和氮氣的混合物比例，並不斷降低氧氣水平直至達到臨界水平來測量[4]。[5]用於表徵用小蠟燭狀擴散火焰點燃的材料的可燃性趨勢。
不同塑料的極限氧指數值是通過標準化測試確定的；例如，ISO 4589和ASTM D2863[6][3]。極限氧指數大於大氣中的氧氣濃度，是阻燃材料的標準之一[4]。而指數大於大氣中氧氣濃度（21%）的材料，亦可稱為阻燃材料[7]；但通常為保證安全，會使用27%作為標準[8]。
極限氧濃度還取決於樣品的周圍溫度。隨著周圍溫度的升高，燃燒所需的氧氣百分比會逐漸降低。在環境溫度和高溫下測試塑料和電纜材料的極限氧濃度[1]，可以了解在實際火災條件下的氧氣需求，以及蠟燭狀擴散火焰點燃的材料的可燃性趨勢[9]。
計算方法 编辑
其計算方法爲「爆炸下限乘以氧氣摩爾數」。用算式表達爲[2]：
- 極限氧指數（%） 爆炸下限（%） 氧氣摩爾數（mol）
亦可以表示為[10]：
意義 编辑
材料LOI值超過21%，說明該材料具有耐燃性能，其LOI值越高表示其耐燃性能越好[11]。極限氧指數表示物質燃燒的難易程度，其值愈高表示愈難燃。而極限氧指數達27%以上，則表示難燃。[8]
測試 编辑
方法 编辑
在ISO 4589或ASTM D 2863-70的標準條件下進行的極限氧指數測試，需要將尺寸為80×10×4mm的樣品垂直放置在玻璃煙櫥的中心位置[9]。測試包括在含有不同氧濃度的環境中對樣品進行火焰點火，而後找到樣品燭式火焰燃燒的極限氧濃度[3]，以及小蠟燭狀擴散火焰點燃的材料的可燃性趨勢[9]。
意義 编辑
聚合物材料的LOI值越高，其火焰提供的熱通量越低，並且耐燃性越高。LOI測試易於實施，並有較高的重複性。但是，由於測試通常在室溫下進行，所以不能再現真實火災的環境。因此，測試主要用於比較聚合物和復合材料的相對可燃性及等級。[3][10]
材料的極限氧指數 编辑
各類氣體或蒸氣 编辑
| 測試氣體或蒸氣 | 氣體或蒸氣
的結構簡式 |
加入氮氣（ ）
的極限氧濃度 |
加入二氧化碳（ ）
的極限氧濃度 |
|---|---|---|---|
| 氫氣 | 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 | |
| 異丁烷 | 12 | 15 |
聚合物或複合物料 编辑
| 測試物質 | 加入氮氣（ ）
的極限氧濃度 |
|---|---|
| PMMA
（俗稱有機玻璃） |
17.3 |
| 聚乙烯 | 17.4 |
| 聚丙烯 | 17.4 |
| 聚苯乙烯 | 17.8 |
| 膠合板 | 23.0 |
| 尼龍66 | 24-29 |
| 聚碳酸酯 | 25-44 |
| 滌綸（GRP） | 21-43 |
| 酚醛 | 26-64 |
| PVC（未增塑） | 45-49 |
| PTFE | 95 |
| 純木材 | 20.5-24.6 |
其他條目 编辑
參考文獻 编辑
- ^ 1.0 1.1 丁寶明. 淺談低煙無毒電纜 (PDF). 捷運技術半年刊: 95. [2019-01-11]. （原始内容 (PDF)存档于2019-01-11）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 盧守謙; 陳永隆. 防火防爆. 五南圖書出版股份有限公司. 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 標準檢驗局. 第六組常見的問題與回答. 標準檢驗局. 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）.
- ^ 張銘坤&林佳穎&林學昌. 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). 燃燒季刊. [2019-01-11]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-11）.