Объяснение требований к огнестойкости резиновых материалов: стандарты безопасности

Объяснение требований к огнестойкости резиновых материалов: стандарты безопасности

Резиновые материалы широко используются в современной промышленности и быту: от автомобильных шин и уплотнителей до оболочек кабелей и бытовой техники. Однако воспламеняемость резины также является важным вопросом безопасности, особенно в таких областях, как электрооборудование и строительные материалы. Чтобы обеспечить безопасность при использовании, огнестойкость резиновых материалов часто необходимо тщательно оценивать и классифицировать. В этой статье мы подробно представим классификацию, стандарты испытаний, факторы, влияющие на марку огнезащитного состава резины, и ее важность для практического применения.

I. Обзор огнестойкости резины

Под огнестойкостью резины понимают поведение резиновых материалов при горении под действием источника воспламенения, в том числе легкость воспламенения материала, пламя

скорость распространения, остаток после горения и его вклад в распространение огня. Огнестойкость резины важна для электроизоляции, противопожарной защиты зданий и безопасности автомобилей. Для оценки огнестойкости резиновых материалов обычно используется ряд методов испытаний и стандартов, которые классифицируются в зависимости от характеристик горения резиновых материалов в различных условиях.

Ⅱ.Общие стандарты огнестойкости резины и стандарты испытаний.

1. Стандарт UL94 (Андеррайтерские лаборатории)

Стандарт UL94 является одним из широко используемых стандартов испытаний на огнестойкость во всем мире, особенно в области пластиковых и резиновых материалов. UL94 в основном классифицирует материалы по нескольким классам огнестойкости путем тестирования их характеристик горения в вертикальном и горизонтальном направлениях. К основным рейтингам относятся:

- V-0: При возгорании материала пламя гаснет в течение 10 секунд без капания горючих веществ. v-0 — это высшая степень огнестойкости, указывающая на то, что материал быстро самозатухает при высоких температурах и не воспламеняется от вторичного источника возгорания.

- V-1: При возгорании материала пламя гаснет в течение 30 секунд и капли не должны воспламенить вату. v-1 немного ниже, чем v-0, но все же обладает хорошей огнестойкостью.

- V-2: После воспламенения материала пламя гаснет в течение 30 секунд, а капли могут воспламенить вату. v-2 — более низкий уровень, чем v-1, и подходит для применений, где огнестойкость не слишком требовательна.

- HB (горизонтальное горение): когда материалы располагаются горизонтально, пламя перед горением расширяется медленнее. Рейтинг HB обычно применяется к резиновым материалам с более низкими требованиями к огнестойкости.

Уровни V-0, V-1 и V-2 теста UL94 обычно используются для оценки характеристик материалов в условиях вертикального горения, а уровень HB используется для оценки горизонтального горения. Результаты испытаний различного уровня имеют важное справочное значение при выборе материалов для практического применения.

2. Метод кислородного индекса (КИ).

Метод кислородного индекса (OI) является распространенным методом оценки огнестойкости материалов, в основном путем измерения минимальной концентрации кислорода, необходимой для поддержания горения материала, чтобы оценить его огнестойкость. Чем выше кислородный индекс, тем труднее материалу поддерживать горение на воздухе и, следовательно, тем лучше огнестойкость. По значению кислородного индекса материалы можно разделить на следующие категории:

- Ниже 21%: Легковоспламеняющиеся материалы. Эти материалы чрезвычайно легко воспламеняются на воздухе (концентрация кислорода 21%) и не подходят для использования там, где требуется противопожарная защита.

- от 21% до 28%: негорючие материалы. Этот тип материала трудно горит на воздухе, обладает определенной степенью огнезащитных свойств и пригоден для использования в случаях с умеренными требованиями пожарной безопасности.

- выше 28%: огнезащитные материалы. Эти материалы практически невозможно поддерживать горение на воздухе и подходят для применений с высокими требованиями к огнестойкости.

Благодаря своей простоте и интуитивности, метод кислородного индекса широко используется при испытании на огнестойкость резины, пластика и других материалов, особенно в тех случаях, когда требуется количественная оценка поведения материалов при горении.

3. Стандарт DIN 4102 (Германия).

DIN 4102 — немецкий стандарт испытаний строительных материалов на огнестойкость, широко используемый в европейских странах. Стандарт подразделяет материалы на несколько классов в зависимости от их поведения при пожаре, в основном включая:

- Класс В1 (огнестойкие материалы): материалы, которые проявляют хорошие огнезащитные свойства при пожаре, трудно воспламеняются и имеют медленную скорость распространения пламени и обычно используются для строительных материалов с высокими требованиями.

- Класс B2 (обычные горючие материалы): материал может гореть при определенных условиях, скорость распространения пламени высокая, подходит для средних требований применения.

- Класс B3 (высокогорючие материалы): материал чрезвычайно горюч, скорость распространения пламени высокая и обычно не подходит для применений, требующих противопожарной защиты.

Стандарт DIN 4102 широко используется в строительной отрасли, особенно при оценке огнезащитных материалов для внутренней и внешней отделки зданий.

4. Стандарт EN 13501-1 (Европа)

EN 13501-1 является европейским стандартом огнестойкости строительных материалов и охватывает классы огнестойкости от класса A1 (негорючие материалы) до класса F (горючие материалы). Этот стандарт широко используется для оценки характеристик строительных материалов при пожаре. Конкретные определения каждого класса следующие:

- Класс А1: Негорючие материалы. Они не создают значительного пламени, дыма или горящих материалов при пожаре.

- Класс А2: Практически негорючий материал, который слабо горит, но не выделяет токсичных паров или значительного пламени.

- Класс B: Низкая эффективность горения при некоторой огнестойкости. Подходит для строительных материалов, требующих умеренной огнестойкости.

- Класс CF: от огнеупорного до легковоспламеняющегося, эффективность горения материала постепенно увеличивается по мере уменьшения класса, что подходит для применений с различными требованиями противопожарной защиты.

Стандарт EN 13501-1 предоставляет комплексную систему оценки огнестойкости посредством всесторонней оценки характеристик материалов в реальных условиях пожара, что подходит для выбора материалов для различных сценариев применения в строительной отрасли.

Ⅲ. Факторы, влияющие на огнестойкость резины.

На огнестойкость резиновых материалов влияет множество факторов, включая химический состав, добавки, физическую структуру и так далее. Понимание этих факторов необходимо для улучшения огнестойкости резины.

1. Химический состав

Химический состав резины напрямую влияет на ее характеристики горения. Натуральный каучук (NR) и большинство синтетических каучуков (например, SBR, BR) содержат в своей структуре большое количество углеводородов, что делает их склонными к разложению и выделению горючих газов при высоких температурах, способствуя тем самым горению. Напротив, некоторые специальные каучуки, такие как хлоропреновый каучук (CR) и фторэластомер (FKM), обладают высокой термической стабильностью и огнестойкостью благодаря присутствию галогенных элементов в их молекулярной структуре.

2. Применение антипиренов

Добавление антипиренов является распространенным методом улучшения огнестойкости резины. Обычно используемые антипирены включают соединения галогена, соединения фосфора, гидроксид алюминия, гидроксид магния и так далее. Эти антипирены препятствуют горению резины посредством различных механизмов, таких как:

- Физическая изоляция: например, гидроксид алюминия и гидроксид магния, которые выделяют водяной пар за счет поглощения тепла и разложения в процессе сгорания, охлаждая зону горения и разбавляя горючие газы.

- Химическое ингибирование: например, галогенированные антипирены выделяют галогеноводород в процессе горения, подавляя цепную реакцию горения.

- Образование углерода: например, соединения фосфора образуют стабильный углеродный слой при высоких температурах, изолируя кислород и защищая внутреннюю структуру материала.

Выбор и дозировку антипиренов необходимо регулировать в соответствии с конкретными требованиями применения каучука, чтобы улучшить огнезащитные свойства и одновременно свести к минимуму неблагоприятное воздействие на механические свойства и технологические характеристики резиновых материалов.

3. Физическая структура

Физическая структура резиновых материалов, такая как молекулярная масса, степень сшивки, кристалличность и т. д., также влияет на их огнестойкость. Более высокая степень сшивки и кристалличность обычно улучшают термическую стабильность материала, затрудняя его разложение и горение при высоких температурах. Кроме того, введение наноматериалов, таких как нанокремнезем и нанооксид алюминия, также может улучшить огнестойкость материалов за счет повышения их термической стабильности и физической прочности.

Ⅳ. Практическое применение огнестойкости резины.

В практическом применении огнестойкость резины напрямую влияет на ее безопасность и срок службы. В следующих областях огнезащитные свойства резины особенно важны:

1. Оболочка кабеля

Материалы оболочки кабеля должны иметь хорошую изоляцию и огнестойкость, чтобы предотвратить распространение огня в случае выхода из строя электрооборудования. Огнестойкая резина с низким дымовыделением и галогенами (LSZH) в настоящее время является предпочтительным материалом для оболочки кабеля, который не выделяет токсичных паров при горении и характеризуется медленным распространением пламени.

2. Автомобильная промышленность

В автомобильной промышленности резиновые материалы широко используются в шинах, уплотнениях, прокладках и других компонентах. Эти детали работают при высоких температурах, трении и других суровых условиях, поэтому они должны иметь хорошие огнезащитные свойства, особенно для уплотнений аккумуляторных батарей электромобилей, требования к огнестойкости более строгие.

3. Строительные материалы

Применение резиновых материалов в строительной отрасли в основном включает в себя полы, уплотнительные материалы, гидроизоляционный слой и так далее. Огнестойкость строительных материалов напрямую связана с общей безопасностью здания, поэтому требования к огнестойкости резиновых материалов высоки, особенно в высотных зданиях и общественных объектах.

4. Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической области резиновые материалы используются в качестве уплотнений, изоляционных материалов и т. д. Эти материалы работают при высоких температурах и высоких давлениях, поэтому для обеспечения безопасности самолетов и космических кораблей они должны обладать отличными огнезащитными свойствами.

Огнестойкость резиновых материалов является одним из ключевых факторов, определяющих их применение во многих областях. Изучая различные аспекты химического состава, добавок и физической структуры резиновых материалов, можно значительно улучшить их огнестойкость. Что касается резиновых материалов для конкретных применений, их следует выбирать в соответствии с уровнем огнестойкости и фактическими потребностями, чтобы обеспечить безопасность и надежность использования материалов. В будущем, с развитием науки и техники, будут продолжать появляться более эффективные и экологически чистые антипирены и новые резиновые материалы, обеспечивающие более комплексные решения по обеспечению пожарной безопасности в различных отраслях промышленности.

Ⅴ.Резиновые огнезащитные материалы от YINSU Flame Retardant Corporation

Компания YINSU Flame Retardant стремится предоставлять комплексные решения по огнестойкости резины, отвечающие строгим требованиям безопасности и производительности промышленного применения. Наша продукция включает в себя:

Мастербатч с красным фосфором XJ-85M: это безгалогенная маточная смесь с антипиреном, разработанная специально для резиновых материалов, которая обеспечивает превосходную огнестойкость в процессе вулканизации, сохраняя при этом физические свойства материала.

Порошок соединения красного фосфора XJ-A2: Этот порошкообразный негалогенированный антипирен подходит для широкого спектра резиновых смесей, эффективно снижая скорость горения материала и повышая его безопасность в суровых условиях.

Наш ассортимент резиновых антипиренов, в том числе XJ-85M и XJ-A2, представляет собой высокоэффективную огнезащиту, которая гарантирует соответствие резиновых материалов необходимым стандартам огнестойкости с учетом воздействия на окружающую среду и простоты обработки. Резиновые огнезащитные изделия YINSU Flame Retardant являются идеальным выбором, если вы ищете надежные и высокоэффективные огнестойкие решения.