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在全球塑料消費中，家電業(yè)僅次于汽車業(yè)。聚丙烯（PP）具有質(zhì)輕、性能優(yōu)良、耐腐蝕和易成形加工等優(yōu)點，其優(yōu)越性在于不僅能代替熱固性塑料和金屬，還能代替其他熱塑性塑料。環(huán)保要求家電產(chǎn)品節(jié)能、節(jié)水、部件可回收等，這使得聚丙烯在家電方面的應(yīng)用日趨廣泛起來。對于家電殼體來說，具有高的強度（平衡的剛性/韌性性能）以及能吸引人的外觀是最重要的。Borealis 聚烯烴公司稱其推出的 PP 專用料達到 UL 94V-0 阻燃條件，適用于電視機后殼、內(nèi)框和部件；Feno 公司推出高抗沖擊性、低翹曲的M PP25FU 22HB 共聚 PP，可用于生產(chǎn)音響的揚聲器；美國 Solar 公司用 Ferro 公司的玻璃增強PP 制造家用除草機外殼等。

 

家電外殼用材料，應(yīng)當滿足一些阻燃性能，其中灼熱絲可燃性指數(shù) GWFI 作為著火危險性試驗的一部分，與人們的人身財產(chǎn)安全息息相關(guān)，對于不可控的、不可靠的因素，需要尤其注意。筆者對改性阻燃聚丙烯樹脂（LDP-3008 P9W）進行灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）測試，研究樣板燒至開裂或兩半時的火焰熄滅時間與樣板尺寸和灼熱溫度的關(guān)系，以期提高 GWFI 測試結(jié)果及判定的準確性和科學性。

 

1 、實驗

 

1.1 材料和儀器

 

改性聚丙烯樹脂 PP；

 

灼熱絲試驗機，測量溫度范圍：室溫～1 000℃。

 

1.2 試驗方法

 

改性聚丙烯樹脂PP灼熱絲可燃性指數(shù)測試的方法按GB/T5169.12-2013《電工電子產(chǎn)品著火危險性試驗第12部分：灼熱絲/熱絲基本試驗方法材料的灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）試驗方法》測試方法。

 

2 、結(jié)果與討論

 

2.1 小尺寸注塑樣板的 GWFI 測試

 

對厚度為 2 mm 的小尺寸樣板（小方板 60 mm×60 mm）進行一系列溫度（750℃、775℃、800℃、825℃、 850℃）的 GWFI 測試，每個溫度條件下重復測試 3 片，其 GWFI 測試結(jié)果如表 1 所示。

 

圖片測試過程中發(fā)現(xiàn)改性 PP 料的測試溫度在超過一定溫度后（800℃），U 型頭一接觸樣品就開始起火，當 U 型頭離開樣品后，火焰灼燒樣品孔洞上部分的材料，直至樣品上半部分燒至開裂，帶火焰的熔融物快速向下流動（同時也極易將火焰澆滅），進而灼燒孔洞下半部分材料，直至燒成兩半而導致火焰熄滅。

 

分析GWFI測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（如圖1所示），測試溫度超過一定溫度（800℃）試樣燒成兩半之后，繼續(xù)升溫進行GWFI測試，火焰熄滅的時間是不穩(wěn)定的，且火焰熄滅時間t2大約在60s左右，即試樣有焰和/無焰燃燒的最長持續(xù)時間tR 在 30 s 左右。

 

 

圖1 小尺寸樣品GWFI測試溫度與火焰熄滅時間趨勢圖

 

也可以說，對于燒成兩半的材料，其火焰熄滅時間，即GWFI的判定與溫度的關(guān)聯(lián)性不高，因為此種火焰熄滅是因為沒有有效的材料供其灼燒。那么對于試樣燒成兩半情況下的測試溫度，其GWFI的判定結(jié)果根據(jù)熄滅時間來判定是沒有價值的。

 

就上述試驗，假定對于燒成兩半試樣，沒有有效的灼燒面積供其灼燒，該溫度下的GWFI測試結(jié)果是不合適的。既然是由于有效的灼燒面積和材料不夠，那么提供更大的尺寸的樣板進行測試，觀察其熄滅時間與測試溫度關(guān)系以及燒成兩半的現(xiàn)象。

 

圖 2 尺寸樣品GWFI 測試燒至開裂現(xiàn)象的測試后樣品

 

2.1 大尺寸注塑樣品的 GWFI 測試

 

對厚度為2mm的大尺寸的注塑樣板（大方板 100 mm×100 mm）進行一系列溫度（800℃、825℃、850℃、875℃、900℃、930℃）的 GWFI 測試，每個溫度條件下重復測試3片，GWFI測試結(jié)果如表2所示。

 

 

測試過程中溫度超過一定溫度后（825℃），U型頭一觸樣品就開始起火，當U型頭離開樣品后，火焰灼燒樣品孔洞上部分的材料，直至樣品上半部分燒至開裂，帶火焰的熔融物快速向下流動（同時也極易將火焰澆滅），進而灼燒孔洞下半部分材料燒至兩半，引起火焰熄滅。這種灼燒現(xiàn)象與小尺寸注塑樣品的GWFI 測試一致。

圖3 大尺寸樣品GWFI測試溫度與火焰熄滅時間趨勢

 

分析 GWFI 測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，測試溫度超過定溫度（825℃）試樣燒成兩半之后，繼續(xù)升溫行GWFI 測試，火焰熄滅的時間是不穩(wěn)定的，但基本都大于60s（如圖 3 所示），即試樣有焰和/焰燃燒的最長持續(xù)時間tR 大于30s。與小尺寸注塑樣品的GWFI測試結(jié)果相印證，進而說明對于燒成兩半的材料，其火焰熄滅時間，即GWFI的判定與溫度的關(guān)聯(lián)性不高。但是也有不同的地方，即對于樣品孔洞上部分燒開和燒成兩半的樣品，即對于樣品孔洞上部分燒開和燒成兩半的樣品，其火焰熄滅時間均在 60s以上，那么就說明大寸的樣板可以提供足夠的有效灼燒面積供其燃燒，同時也說明上部分燒開和燒成兩半的樣品，其 GWFI 是不通過/不合格的。同時也說明，小尺寸注塑樣品的 GWFI 測試中，對于那些燒開或燒成兩半的樣品，其熄滅時間是沒有意義的，可以直判定其為不通過/不合格。

 

由此證明，樣品上半部分燒開或燒至兩半的現(xiàn)象，屬于標準中所提到的燒盡現(xiàn)象。

 

圖 4  大尺寸樣品 GWFI 測試后樣品燒至開裂現(xiàn)象

 

其中，同種材料制出不同尺寸的樣板，其GWFI的臨界溫度不同，這其實主要跟材料的注塑工藝有關(guān)，不同的注塑工藝及模具結(jié)構(gòu)，會導致樣品結(jié)構(gòu)、添加物的分散均勻性法嚴格保持一致、結(jié)果存在一定的差異也是合理的。

 

3 、結(jié)論

 

通過以上對不同尺寸大小的注塑樣品進行GWFI 測試，比較二者在熄滅時間與溫度和灼燒現(xiàn)象的關(guān)系， 可得出以下結(jié)論：

 

1）小尺寸樣品燒至開裂或燒成兩半時，因不能提供足夠的有效燃燒面積供其灼燒，火焰大約在60s左右熄滅，導致火焰熄滅時間與溫度的關(guān)聯(lián)性不高；

 

2）大尺寸樣品燒至開裂或燒成兩半時，火焰熄滅時間均在60s上，可提供足夠的有效燃燒面積供其灼燒；

 

3）樣品燒開或燒成兩半的現(xiàn)象為標準中的燒盡現(xiàn)象，可直接判定該溫度下的GWFI結(jié)果不合格/不通過。