SN/T 4879-2017.Test methods for determining flammability characteristics of polymer and its composite materials-Microscale combustion calorimetry method.
1范围
SN/T 4879规定了聚合物及其复合材料燃烧性能的微型量热试验方法。
SN/T 4879适用于均一性良好的人工合成聚合物及其复合材料微型量热法检测。
2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1燃烧残渣combustion residue
试样在可控的热氧化分解后残留的不挥发性化学类物质。
2.2燃烧温度combustion temperature
在可控的热氧化分解过程中，比燃烧速率最大值时的试样温度。
2.3可控加热controlled heating
用来影响热分解或热氧化分解的控温程序。在该程序下,样品温度均一且随时间以恒定速率增加。
2.4可控热(热氧化)分解controlled thermal(or thermal oxidative) decomposition
可控加热下的热(氧化)分解。
对于可控热分解,是指在测试过程中,样品处于的无氧/缺氧环境下的控制加热。即用非氧化性/惰性净化气体(如，氮气)通过控制热分解将样品释放的气体从样品腔中赶出,然后混合过量的氧气,在高温燃烧炉中完全氧化。通过氧耗法计算热释放速率的测试过程中,可持续测定燃烧炉内的体积流动速率和氧气气流的释放速率。样品挥发性成分的燃烧热量可以测定，而不是其他固体残留物的燃烧热量。
对于可控热氧化分解,是指在测试过程中,样品处于氧化/有氧条件下的控制加热。即用含氧净化气体(例如，干燥空气)将样品释放的气体从样品腔中赶出,然后与其他氧气混合,如有必要,可将样品先放入高温燃烧炉完全氧化。通过氧耗法计算热释放速率的测试过程中,可持续测定燃烧炉内的体积流动速率和气流中氧气浓度。测试过程中可以测定样品气体的发热值和固体残留物。
2.5热释放量heat release capacity
在可控热分解过程中，相对测试中的加热速率的最大比热释放速率。

中华人民共和国出入境检验检疫行业标准SN/T4879—2017
聚合物及其复合材料燃烧性能
试验方法微型量热法
Test methods for determining flammability characteristics of polymer and itscomposite materials-Microscale combustion calorimetry method2017-07-21发布
中华人民共和国
国家质量监督检验检疫总局
2018-03-01实施
本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草SN/T4879-2017
本标准使用翻译法修改采用ASTMD7309-13用微燃烧量热仪测定塑料和其他固体材料的易燃特性用标准试验方法》。
与ASTMD7309-13相比，本标准作了下列修改：一将标准名称改为《聚合物及其复合材料燃烧性能试验方法微型量热法》；
删除“规范性引用文件”；
将原标准中的4.1内容予以简述，并将4.2和4.3的内容，简化表述在2.4相应的术语中；为了适应中国标准的规定，将原标准中的3.3中的符号说明，调整至相应的公式和正文中，并将“试验报告”予以简化；
将原标准中第5章和第6章调整为附录C,第7章调整为附录B，附录A、附录B和原标准的第9章合并调整为第4章，第8章、第10章和第11章合并调整为第5章，此后章条号顺序提前；
删除“资料性附录X1”和“参考文献”；数值中的单位，换算成为国际单位制。本标准由国家认证认可监督管理委员会提出并归口。本标准起草单位：中华人民共和国天津出人境检验检疫局、中华人民共和国四川出入境检验检疫局检验检疫技术中心、天津科技大学。本标准主要起草人：赵青、冯文燕、全亚男、周磊、吴孟茹、俞凌云、王好I
1范围
聚合物及其复合材料燃烧性能
试验方法
微型量热法
本标准规定了聚合物及其复合材料燃烧性能的微型量热试验方法。本标准适用于均一性良好的人工合成聚合物及其复合材料微型量热法检测。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
combustionresidue
燃烧残渣
试样在可控的热氧化分解后残留的不挥发性化学类物质。2.2
燃烧温度
combustiontemperature
在可控的热氧化分解过程中，比燃烧速率最大值时的试样温度。2.3
controlledheating
可控加热
SN/T4879—2017
用来影响热分解或热氧化分解的控温程序。在该程序下，样品温度均一且随时间以恒定速率增加。2.4
可控热（热氧化）分解controlledthermal（orthermaloxidative）decomposition可控加热下的热（氧化）分解。对于可控热分解，是指在测试过程中，样品处于的无氧/缺氧环境下的控制加热。即用非氧化性/惰性净化气体（如，氮气）通过控制热分解将样品释放的气体从样品腔中赶出，然后混合过量的氧气，在高温燃烧炉中完全氧化。通过氧耗法计算热释放速率的测试过程中，可持续测定燃烧炉内的体积流动速率和氧气气流的释放速率。样品挥发性成分的燃烧热量可以测定，而不是其他固体残留物的燃烧热量。对于可控热氧化分解，是指在测试过程中，样品处于氧化/有氧条件下的控制加热。即用含氧净化气体（例如，干燥空气）将样品释放的气体从样品腔中赶出，然后与其他氧气混合，如有必要，可将样品先放人高温燃烧炉完全氧化。通过氧耗法计算热释放速率的测试过程中，可持续测定燃烧炉内的体积流动速率和气流中氧气浓度。测试过程中可以测定样品气体的发热值和固体残留物。2.5
热释放量
heat release capacity
在可控热分解过程中，相对测试中的加热速率的最大比热释放速率。2.6
加热速率heatingrate
在某控温程序下，样品温升的恒定速率。2.7
heatreleasetemperature
热释放温度
在可控热分解过程中，比热释放速率最大时的试样温度1
SN/T4879—2017
maximumspecificcombustionrate最大比燃烧速率
在测试过程中记录的比燃烧速率最大值。2.9
最大热释放速率
maximum specificheatreleaserate在测试过程中记录的比热释放速率最大值。2.10
净热值
netcalorificvalue
在可控热氧化分解过程中，相对初始试样单位质量，测得完全燃烧的净热量。2.11
热氧化分解oxidativethermaldecomposition由热量和氧（热氧化，氧化高温分解）引起的诸多化学类型改变的过程。2.12
查pyrolysis residue
高温分解残渣
经可控无氧热分解后，初始试样量的剩余部分。2.13
比燃烧速率 specificcombustionrate在可控热氧化分解过程中，相对初始试样单位质量的燃烧热释放速率。2.14
specific heat of combustion of specimen gases试样气体的燃烧比热
气体的净热值。
比热释放速率specificheatreleaserate在可控热分解过程中，相对初始试样单位质量的燃烧热释放速率。2.16
比热释放量specificheatrelease相对初始试样单位质量，在可控热分解过程中产生的挥发性物质完全燃烧的净热量。2.17
试样气体
specimengases
在试样可控热（氧化）分解过程中产生的挥发性的化学类物质。原理
本方法采用可控加热（温度控制程序）及测量消耗氧气流量两步程序，以燃烧速率和热释放温度来表征聚合物及其复合材料的燃烧性能。试验设备和测试样品
试验设备
仪器性能条件见附录A，仪器制造参数参见附录B。4.2测试样品
4.2.1试样应取自材料的代表性部位。2wwW.bzxz.Net
4.2.2试样不得带有残留的溶剂和水分。SN/T4879—2017
4.2.3试样质量应在1mg~10mg之间。样品质量取决于氧化样品气体所需的氧耗量，该氧化量小于在测试过程中使用加热速率时消耗的燃烧气流中所含有氧的一半。特种样品质量为2mg~5mg。5测试
校准和标准校验
5.1.1测定样品舱和氧分析仪之间的气流的传输时间，以使得样品温度和热释放同步。5.1.1.1通过记录净化气体流动速率和氧传感器之间的反应时间，来校准样品腔和氧传感器之间的延迟时间。
校准后，当体系的改变导致影响传输时间时，如气体体积、仪器内气体流动速率，或者两者都发5.1.1.2
生被改变时，需要重新进行校准。校准用材料见表1。
表1校准材料的熔融温度
校准材料
氯化钠
5.2测试参数的设定
元素符号及分了式
熔融温度
5.2.1试样的温度范围应能使试样完全分解。试样温度范围应自室温至1123K或从200K以下到200K以上样品的分解温度范围。固体塑料的温度范围一般为348K~1123K（75℃～850℃）。5.2.2在测试过程中，应为试样提供均一的加热速率。加热速率一般取决于样品的尺寸，正常范围般为0.02K/s～2K/s。加热速率一般为1K/s。为了减小质量为m.样品的内部温度梯度.加热速率为β（K/s）。如，典型的加热速率β=1K/s下，如果Qm的误差小于表2中重复性误差的平均值，则样品的最大质量为5mg。
2峰值热释放速率
丙烯酸
平均值?
重复性的标准偏差
重现性的标准偏差
重复性限值
单位为瓦每克
重现性限值
SN/T4879—2017
平均值
重复性的标准偏差
实验室的计算平均值的平均值。表2（续）
重现性的标准偏差
重复性限值
单位为瓦每克
重现性限值
5.2.3在整个测试过程中，气体总的流动速率和氧浓度要足够大，以使得在燃烧器内的混合气体完全氧化。气体流动速率应与净化气体的流动速率相结合，氧浓度为50cm/min200cm/min，氧浓度的基线为20%～50%（体积分数）。一般在燃烧器内的氧浓度为20%（体积分数），混合的气体流动速率为100cm/min
5.2.4燃烧器温度应设定为能够完全氧化样品气体的温度。一般燃烧器温度设定为1173K。5.3测试步骤
5.3.1打开净化气体和氧气开关，使得净化气体和氧气的流速稳定在基线值。5.3.2将燃烧器温度设定为能够完全氧化样品气体的温度。直到温度改变不大于士5K/h时候停止调节。
3将干燥器准备好备用。如有必要，可以在每个测试开始时更换干燥物质。5.3.3
将样品加热速率设置在设定范围内，并设定好开始时和结束时的温度。设定氧气浓度和总流动速率。
称量样品杯的质量，精确到0.01mg，并记录下烧杯皮重。将样品置于样品杯中并称重，精确到0.01mg。通过总质量中去除皮重得到样品质量并记录将装有样品的样品杯装到样品台上，并确保样品杯和温度传感器之间的传热良好。将样品杯装人样品腔中间，并确保可密封。5.3.11
使得流动速率和氧气信号稳定在基线水平。将样品的恒定加热速率自初始温度到结束温度范围内调试，按照计算要求，记录流动速率和氧气浓度的数据
5.3.13待样品温度降低到开始温度并取下样品杯。5.3.14
称量测试后包括样品残留物的样品杯质量，去除毛重分别得到残留物的热解后残留物的质量和热氧化后残留物的质量。
6结果计算
6.1按照式（1）计算加热过程中在时间的热释放速率Q(t)
式中：
在时间时的比热释放速率，单位为瓦每克（W/g）；·（1)
SN/T4879-—2017
13.1kJ/g-0O2有机化合物在单位氧气消耗量下，完全燃烧的平均热释放量；环境条件下的氧气密度，单位为克每方方厘米（g/cm\）；在环境温度和压力下，终端流量计测得的燃烧气流的体积流速，单位为立方厘米每秒(cm2/s);
初始试样质量，单位为克（g)；在时间t时，气流中由于燃烧造成氧气传感器测得的O，浓度的变化量（体积分数），cm/cm。
仅适用于可控热分解法
6.2.1按照式(2)计算热释放能力7e：Me
式中：
热释放量，单位为焦每克开LJ/（g·K）Qx测试中Qt）的最大值，单位为瓦每克（W/g)；测试过程中的平均加热速率。
·（2)
6.2.2计算Q（t）=Qmax时的热释放温度Tmx。其中，Qmx为最人热释放速率，单位为瓦每克（W/g），T为热释放温度，单位为开（K）。6.2.3按照可控热分解测试所设定的Q（t）与时间的曲线计算热释放速率的数值。6.2.4按照式（3）计算分解残留物百分率：Y,=m
式中：
Y。热解残留物百分率，g/g：
m，无氧高温分解后残留的试样质量，单位为克（g)；mo
初始试样质量，单位为克（g）。6.2.5按照式（4）计算样品气体的燃烧热量：he.was
式中：
hergms
试样气体的燃烧比热，单位为焦每克（J/g）；一样品的比热释放量，单位为焦每克（J/g）；he
热解残留物百分率，g/g。
6.3可控热氧化分解
（3）
（4）
6.3.1计算燃烧速率最大值时的燃烧温度，即Q（t）=Qm时的热释放温度Tmx。其中，Qmx为最大比燃烧速率，单位为瓦每克（W/g），Tmax为热释放温度，单位为开（K）。6.3.2按照式（5）计算分解残留物百分率：Y,=ms
式中：
燃烧残留物百分率，g/g；
氧化高温分解后残留的试样质量，单位为克（g）；（5）
SN/T4879—2017
初始试样质量，单位为克（g）。6.3.3按照可控热分解测试所设定的Q(t)与t的曲线计算发热值he。试验报告
试验报告应包括以下内容：
试验是按本标准进行的；
样品的描述；
试验时的环境温湿度；
试验日期及试验人员；
任何偏离本标准的情况。
精度和偏差
测试精确度取决于测试方法。预定的内部实验室测试系列的结果也包含在内。按照测试方法校准的实验中，按照计算式所得的Q（t）和n的偏差在士6%，其他数值的不确定度为士5%。8.2偏差
测试方法的偏差不确定。尽管如此，质量数偏大（25mg）的样品进行测试时，偏差结果有效。Qmax和n的偏差为士13%，T的偏差为7%。A.1仪器组成
附录A
（规范性附录）
仪器性能条件
SN/T4879—2017
本方法中使用的仪器应由样品腔、混合部分及各自独立的燃烧器组成，或参照图B.1所示的通过连接电源的电线单独加热。
样品腔可替代的构造，可以是连接到燃烧器或质量分光计的一个商业化的热吸附分析仪或发热探针。
2样品舱
圆柱形样品腔的长度和内直径，是由样品腔中样品气体的保留时间决定的，其中通过样品腔的净化气体的流动速率小于在测试中产生发热时问问隔的10%。该条件的设定可以确保样品腔中的样品气体在样品质量损失的同时，可以释放出来。在测试中通常的样品流动速率下，>10[1，为样品舱的长
度，单位为厘米（cm），u、为样品舱的内径，单位为厘米（cm），在这种条件下，样品气体的排放时间接近致。在恒定加热速率β下热分解的温度间隔△T为50K.该间隔值与加热速率β无关。样品腔体积应满足式（A，1)：
式中：
t气流流过试样和氧气分析器之间的时间，单位为秒（s)；V.样品舱体积，单位为立方厘米（cm）；....(A.1)
F，一在环境温度和压力下，终端流量计测得的净化气体的体积流速，单位为立方厘米每秒（cm/s）；β一一加热速率，单位为开每秒（K/s）。对于在1、处层流的圆柱形样品腔，腔体尺寸应满足式（A.2）rd,t./410rd、t./4
在满足要求的测试条件时，样品舱的直径应满足式（A.3）：50K
(（2K)(F)）
.（A.3)
在相同的条件下，样品腔的长度为，l≥10cmd，=10cm。制造材料包括高温耐腐蚀材料（镍）和陶瓷（99.8%氧化铝，莫来石）。样品腔的加热应可以在20℃~900℃内，加热速率为5K/s。加热电阻可以使用镍-铬或者铁-铬-铝合金。A.3混合部分
燃料和净化气体与氧气在混合部分内部混合。为了保证燃料气体和氧气完全混合并流入燃烧器，长度/直径比例应为l/d.≥10。图B.1中，d.=d，=1cm，混合部分长度应为lm≥10cm。在测试7
SN/T4879-2017
过程中，混合部分的温度应介于样品腔温度和燃烧器温度之间以确保进人燃烧器的气体不会由于在混合部分壁面的液化而停滞或损失。A.4燃烧器
圆柱形燃烧器的长度和直径是由净化气体的停留时间所决定的，在操作温度为900℃时，样品气体，氧气和它们的混合物的体积流动速率大于或等于10s以保证样品气体可以完全氧化。燃烧器的尺寸应满足式（A.4)：Vd/4
≥10s
.....(A.4)
在燃烧腔直径d。=d.=1cm时，要求图B.1所示的燃烧腔的长度能够完全氧化样品气体，在正常的测试条件下，900℃时，F=1.67cm/s，则燃烧器尺寸应满足式（A.5）的要求：4t.F
（A,5)
制造燃烧器的材料包括高温耐腐蚀的金属例如镍和陶瓷例如99.8%的氧化铝和莫来石，燃烧器应具有隔热能力并且可以通过合适的方法使得内部温度保持在1000℃。加热电阻可以使用镍-铬或者铁铬-铝合金。
附录B
（资料性附录）
仪器制造参数
SN/T4879—2017
B.1本测试方法中所使用的仪器，可以显示在控制加热条件下样品温度随着热释放速率改变而改变以及显示随着大气压和氧气浓度的改变而改变燃烧的热释放速率。2商业用热分析机，热分解探针，燃烧器上的电加热陶质探针，或带有气体分析机，或两种都适合。B.2
详细的仪器设计规则见附录A。
注：在测定特种材料中，材料根据设定的测试条件或特殊的测试条件而出现的不同反应是可测的。测试条件的改变会影响测试结果。在该测试中，热释放量是独立于测试参数的，因为测试结果是材料性能的体现而不是随着条件的设定而改变的。因此，改变测试条件不会影响测试结果。正因为如此，进行该项测试的仪器在限制允许范围内设定参数下进行操作，例如，样品腔，混合部分和燃烧器。在满足附录A给定性能条件下，各部分的直径、长度和形状不会影响测试结果。B.3
3仪器的基本组成（如图8.1所示）符合测试方法的要求。氧气入口
说明：
1—-—氧耗测试仪；
2—气体混合调节器；
流量计：
氧传感器；
一加热盘：
样品杯：
加热盘：
吹扫气入口；
样品杆，末端带有热电偶；
燃烧室；
一混合部分；
样品腔。
仪器的基本构成示意图
B.4样品舱能够持续维持在连续的净化气体流动中加热样品。一排空
B.5温度控制器能够在环境温度和1123K温度之间以在正常值5%变化范围及0.2K/s~2K/s的恒定速率下执行温度程序
B.6清扫样品腔的方法是使用情性气体或者反应气体在恒定的50cm/min100cm/min偏差在9
SN/T4879-2017
士1%的速率范围内进行。
B.7温度传感器，指示样品温度，误差在士0.5KB.8混合部分，样品和清扫气体在此和氧气充分混合，并使样品气体在燃烧腔完全氧化B.9将氧气以恒定速率0cm/min50cm/min引人混合腔，引人燃烧腔的氧气的浓度在20%~50%之间。
燃烧器需能耐高温，能够维持在1073K~1273K范围内800℃~1000℃。特别是，样品气体B.10
在燃烧器内的停留时间为10 s，燃烧器的温度为1173K。B.11去除雾气和酸性气体的干燥器的临界温度为273K。使用固体干燥剂来干燥燃烧液滴是比较有效的。无水硫酸钙是适合的干燥剂。B.12流量计在流速为50cm/min~200cm/min且相应时间<0.1s下测定，灵敏度在全部测量值的0.1%内，重复性在全部测量值士0.2%内，准确度在测量范围的士1%内，气体在之间的流动速率。3氧气分析器可以通过体积随着时间的变化小于6s来测定氧气浓度的变化，氧气浓度的变化范B.13
围为0%~100%，在恒定温度和压力下，氧气体积的灵敏度<0.1%，全部测量范围的线性度在士1%。记录器，数字式或者类似仪器能够记录和显示以时间或者温度作为横坐标的热释放速率。B.14
B.15高压气源，能够维持供应的惰性和反应气体混合的气压。气体纯度大于99.5%。B.16
容器，（盘、、小瓶、杯子等）与样品不发生反应，并且形状和结构适合测试过程中盛放样品。7电子天平，测量范围为250mg或者更大，灵敏度为士0.01mg，来称量样品和/或容器。B.17
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