一、產品概述

纖維泡沫氧指數測定儀 JF?3，屬于聚合物材料燃燒性能檢測專用試驗設備，主要用于測定各類高分子材料的氧指數數值。氧指數代表在氧、氮混合氣流環(huán)境中，試樣維持穩(wěn)定燃燒所需要的氧氣體積百分比濃度，該指標是評價材料阻燃性能的重要參考依據。儀器可以完成塑料、橡膠、纖維織物、泡沫塑料、軟片薄膜、防火板材等多種材質試樣的燃燒行為試驗，廣泛應用于材料生產企業(yè)、質檢機構、科研院校、第三方檢測實驗室，為新材料研發(fā)、來料入廠檢驗、產品阻燃性能判定提供試驗數據支撐。

設備按照 GB/T 2406.2?2009 相關技術要求設計制造，整機采用數顯采集方案，配置進口氧傳感器，可直接數字輸出氧氣濃度讀數，不需要操作人員手動換算計算，降低人為計算帶來的偏差。設備機箱有兩種機身材質可選，鋼板靜電噴涂箱體以及磨砂不銹鋼箱體，兩種機箱在外殼耐腐蝕、抗污染性能上存在區(qū)別，采購階段可以結合實驗室環(huán)境條件進行選型。

整套儀器由氣體控制主機、石英玻璃燃燒筒、試樣夾持組件、長桿點火器幾大部分組成。控制主機完成氧氣、氮氣兩路氣體壓力穩(wěn)壓、流量調節(jié)、氧氣濃度采集數字顯示；透明耐高溫石英燃燒筒為試樣燃燒提供試驗腔體；配套兩種類型試樣夾，分別適配自撐型硬質試樣以及薄膜、紡織品這類非自撐軟質試樣；丙烷或者丁烷氣源驅動長桿點火裝置，完成試樣頂端點火作業(yè)。

試驗過程的基本邏輯為，將加工完成的標準試樣垂直固定在燃燒筒內部，通入配比完成的氧氣與氮氣混合氣體，筒內維持規(guī)定的氣體向上流動速度，點燃試樣頂端，觀測試樣的燃燒時長以及燃燒損毀長度。通過多次調整氧氣濃度反復開展試驗，逐步逼近臨界氧濃度，最終得到該材料的氧指數結果。氧指數數值越高，材料維持燃燒需要的氧氣占比越高，材料阻燃表現相對更好。

儀器氣路系統集成穩(wěn)壓閥、流量調節(jié)閥、氣體過濾器以及混合室，兩路氣體先經過過濾處理，再進入混合室充分混合，之后送入燃燒筒內部，保障進入燃燒筒的混合氣體組分均勻穩(wěn)定。壓力表、流量計分別對兩路氣體壓力、流量進行顯示，操作人員直觀觀察氣體工況；點火器火焰長度可做調節(jié)，適配不同類型試樣的點火需求。儀器主機電路和氣路相互分區(qū)布置，減少燃燒產生的高溫、煙塵對控制元器件帶來的不良影響。

需要注意氧氣、氮氣試驗氣源以及對應的管路接頭需要用戶自行準備采購，氧氣、氮氣屬于高危運輸氣體，設備供貨范圍不含氣瓶，需要在當地正規(guī)氣站采購純度大于 99% 的工業(yè)氧氣與工業(yè)氮氣，氣源純度會直接影響氧指數測試結果的準確性。

二、性能參數

1. 采用進口氧傳感器，數字顯示氧氣濃度無需計算，精度更高更準確，范圍 0 — 100%

2. 數字分辨率:±0.1%

3. 整機測量精度：0.4 級

4. 流量調節(jié)范圍：0?10L/min (60?600L/h) 5 響應時間: <5 S 6 石英玻璃筒：內徑 ≥75 mm 高 480mm

5. 燃燒筒內氣體流速：40mm±2mm/s

6. 壓力表精度 2.5 級，分辨率：0.01MPa

7. 流量計：1?15L/min (60?900L/H) 可調，精度 2.5 級

8. 試驗環(huán)境：環(huán)境溫度：室溫～40℃;, 相對濕度:≤70%;

9. 輸入壓力：0.2?0.3MPa

10. 工作壓力：氮氣 0.05?0.15Mpa 氧氣 0.05?0.15Mpa 氧氣 / 氮氣混合氣體入口：包括穩(wěn)壓閥，流量調節(jié)閥，氣體過濾器和混合室。

11. 試樣夾可用于軟質和硬質塑料?紡織品?防火門等

12. 丙烷 (丁烷) 點火系統，火焰長度 5mm?60mm 可自由調節(jié) 15. 氣體：工業(yè)用氮氣、氧氣，純度 > 99% :(注：氣源和鏈接頭用戶自備)。

13. 電源要求：AC220 (+10%) V?50HZ

14. 最大使用功率：50W

15. 點火器：有一根金屬管制成?尾端有內徑 Φ2±1mm 的噴嘴，能插入燃燒筒內點燃試樣，火焰長度：16±4mm , 大小可調

16. 自撐材料試樣夾：能固定在燃燒筒軸心位置上?并能垂直夾住試樣

17. 非自撐材料試樣夾：能將試樣的兩個垂直邊同時固定在框架上 (選配紡織品 薄膜等材料適用)

三、整機硬件結構組成

JF?3 氧指數測定儀整機分為氣體控制主機單元、燃燒筒組件、試樣夾持組件、點火器組件，各個部件相互配合完成整套燃燒試驗流程。

氣體控制主機，箱體采用數控機床加工成型，可選用鋼板靜電噴涂或者磨砂不銹鋼外殼。主機面板布置數字顯示模塊、兩路氣體壓力表、穩(wěn)壓調壓旋鈕、流量調節(jié)閥、流量計，氣路內部裝配氣體過濾器與氣體混合室。氧氣、氮氣從氣瓶輸出后進入主機，先經過氣體過濾器，濾除氣體內部雜質顆粒，之后分別通過穩(wěn)壓閥完成壓力穩(wěn)定，再經過流量調節(jié)閥調整氣體流量，兩路氣體在混合室內部充分混合均勻，之后輸送到下方燃燒筒腔體內部。主機電路部分與氣體試驗部分分區(qū)布置，降低燃燒煙塵、高溫對電控元器件造成的影響。

燃燒筒組件核心為耐高溫石英玻璃筒，石英玻璃筒內徑不小于 75mm，筒身高度 480mm，燃燒筒出口內徑 φ40mm。石英玻璃材質可以耐受試樣燃燒產生的高溫，透明筒壁方便操作人員直接觀察筒內試樣燃燒狀態(tài)。燃燒筒底部設置氣體擴散結構，混合氣體從底部進入之后均勻向上流動，保障筒內各處氣流速度趨于一致，筒內標準氣體流速維持 40mm±2mm/s。燃燒筒豎直安裝，安裝使用過程需要確認筒體垂直，筒體傾斜會改變內部氣流場，干擾試樣燃燒狀態(tài)。

試樣夾持組件分為自撐式試樣夾與選配非自撐試樣架兩類。自撐試樣夾可以直接豎直夾持硬質塑料、硬泡沫等具備自支撐能力的試樣，夾具采用插接式安裝結構，試樣拆裝操作便捷，試樣被固定在燃燒筒軸心位置，保證試樣處于混合氣體均勻流過的區(qū)域。非自撐試樣架屬于選配部件，針對薄膜、紡織品、軟質纖維這類無法依靠自身形態(tài)直立的試樣，能夠將試樣兩條垂直邊沿同時固定在框架之上，讓軟質試樣保持垂直狀態(tài)開展燃燒測試，適配纖維織物、薄膜類材料的檢測需求。

點火器組件為長桿金屬管結構，點火噴嘴內徑 Φ2±1mm，點火燃料使用丙烷或者丁烷氣體。點火器可以伸入燃燒筒內部，點火火焰長度可以在 5mm?60mm 區(qū)間調節(jié)，常規(guī)試驗使用 16±4mm 火焰。操作人員手持點火器，將火焰接觸試樣頂端，完成試樣引燃作業(yè)。

四、試驗工作原理

氧指數測試原理，是將標準尺寸試樣垂直放置在向上流動的氧氮混合氣體透明燃燒筒當中，點燃試樣頂端，觀察記錄試樣燃燒時間以及燃燒損毀長度，對比標準規(guī)定的判定閾值，判斷當前氧濃度條件下試樣能否維持持續(xù)燃燒。

試驗開始先設定一組初始氧氣濃度，通入對應配比的氧氮混合氣體，對燃燒筒內部完成氣體置換，排凈筒內原有空氣，之后點燃試樣頂端。如果試樣燃燒超過規(guī)定時間或者燃燒長度，則說明當前氧氣占比偏高，需要下調氧氣濃度重新試驗；如果試樣在到達判定閾值之前自行熄滅，則代表當前氧氣濃度偏低，需要上調氧氣濃度再次測試。通過多組梯度濃度反復測試，逐步逼近臨界氧濃度，最終計算得出該材料的氧指數 OI 數值，氧指數計算公式 OI=cf+kd，cf 代表臨界系列當中最后一組氧濃度，k 為系數，d 代表氧濃度變化步長。

測試過程當中，氧氣、氮氣兩路氣體分別調壓調流，經過混合室混合之后進入燃燒筒，儀器氧傳感器實時采集混合氣體當中的氧含量，直接數字顯示氧氣百分比，不需要操作人員根據流量計讀數手動換算，降低人工操作帶來的誤差。燃燒筒內部氣流需要維持穩(wěn)定流速，氣流速度過快會帶走大量熱量，抑制試樣燃燒；氣流速度過低，燃燒產生的煙氣熱量在筒內積聚，都會改變試樣燃燒行為，影響最終氧指數測試結果。

對于泡沫、纖維織物這類材料，試樣本身孔隙結構、厚度、表面狀態(tài)，試樣前期溫濕度預處理條件，都會對燃燒結果帶來影響，因此試樣制備、狀態(tài)調節(jié)需要遵循標準的相關規(guī)定，保障多組試驗之間數據具備可比性。

五、試樣制備與狀態(tài)調節(jié)

試樣的加工處理，是氧指數試驗獲取可靠數據的前置條件，試樣尺寸、表面狀態(tài)、溫濕度預處理都會直接影響燃燒行為。不同材質對應標準給出不同試樣規(guī)格，塑料類自撐試樣常見尺寸長 80?150mm，寬度 10mm 左右，厚度按照產品標準選取；泡沫塑料試樣需要使用鋒利刀具切割，避免擠壓破壞泡沫孔隙結構；紡織品、薄膜試樣需要選配非自撐試樣框架進行固定。試樣表面保持平整，無裂紋、毛刺、油污，試樣點火端不可以出現碎裂損傷。

按照 GB/T 2406.2?2009 的相關要求，沒有特殊規(guī)定條件時，試樣試驗前要做狀態(tài)調節(jié)，放置于溫度 23℃±2℃，相對濕度 50%±5% 的環(huán)境條件下處理不少于 88 小時，消除樣品存放過程溫濕度差異帶來的影響。部分泡沫材料含有易揮發(fā)組分，狀態(tài)調節(jié)之前，還需要在鼓風烘箱當中做預處理，去除揮發(fā)性物質。試樣需要在距離點火端 50mm 位置繪制標記線，用于判斷試樣燃燒損毀長度，標記用墨水需要充分干燥，不能對試樣燃燒帶來額外影響。

試樣數量需要預留充足，氧指數未知或者燃燒行為不穩(wěn)定的材料，需要較多試樣開展梯度濃度試驗；已知氧指數大致范圍的材料，可以適當減少試樣數量。

六、完整儀器操作流程

6.1 試驗前期準備

儀器安放于室內試驗環(huán)境，環(huán)境溫度處于室溫至 40℃區(qū)間，環(huán)境相對濕度不大于 70%。確認 AC220 (+10%) V、50HZ 供電接入儀器，檢查電源接線牢固。準備純度大于 99% 工業(yè)氧氣鋼瓶、工業(yè)氮氣鋼瓶，連接好對應的減壓閥、管路，管路連接完成之后，檢查全部接頭位置，確認無漏氣情況。

打開氣瓶總閥，調節(jié)氣瓶減壓閥輸出壓力，輸入壓力控制 0.2?0.3MPa，再調節(jié)儀器面板穩(wěn)壓旋鈕，把兩路氣體工作壓力調整至 0.05?0.15MPa 區(qū)間。檢查石英燃燒筒豎直安裝到位，筒體無裂紋破損；根據試樣類型選用對應的試樣夾具，硬質自撐試樣選用自撐試樣夾，紡織品薄膜軟質試樣裝配選配非自撐試樣框架。準備好丙烷或者丁烷點火氣源，連接點火器，調試點火火焰，確認點火器可以穩(wěn)定產生火焰，火焰長度可以按需調節(jié)。

取出經過狀態(tài)調節(jié)完成的標準試樣，確認試樣表面完好，標記線繪制到位，將試樣安裝固定在夾具上，調整位置，讓試樣處于燃燒筒軸心，保持試樣完全垂直。

6.2 氣體配比與預吹掃

結合材料過往經驗，確定初始試驗氧濃度。如果試樣在空氣當中可以快速燃燒，初始氧濃度可以設置在 18% 附近；空氣中緩慢燃燒，初始濃度選用 21%；空氣中不容易引燃，初始氧濃度設置不低于 25%。調節(jié)氧氣、氮氣兩路流量旋鈕，觀察流量計讀數，把總流量調節(jié)至對應數值，讓燃燒筒內部氣體流速達到 40mm±2mm/s。等待儀器氧傳感器讀數穩(wěn)定，確認數字顯示的氧濃度與設定目標保持一致。

完成濃度設定之后，保持通氣，使用配比完成的混合氣體對燃燒筒內部進行吹掃置換，吹掃時間不少于 30 秒，將燃燒筒內部原有空氣排出，避免筒內殘留空氣干擾氧濃度，吹掃完成后維持氣體持續(xù)流動。

6.3 試樣點火與試驗判定

手持長桿點火器伸入燃燒筒，使用點火火焰接觸試樣頂端，采用頂端點火方式引燃試樣，火焰接觸試樣的總時長不超過 30 秒。試樣頂端全部引燃之后，迅速移開點火器，開始計時，持續(xù)觀察筒內試樣燃燒狀態(tài)。

試驗過程重點記錄兩項指標：試樣持續(xù)燃燒時間，以及火焰前沿燒過的損毀長度。如果試樣燃燒時間、燃燒損毀長度兩項指標均沒有達到標準規(guī)定閾值，記為熄滅反應；只要燃燒時間或者燃燒長度任意一項超過閾值，記為持續(xù)燃燒反應。

出現熄滅反應，代表當前氧濃度偏低，需要提高氧濃度；出現持續(xù)燃燒反應，說明氧濃度偏高，需要降低氧濃度。調整氧濃度之后，重新對燃燒筒吹掃，更換新試樣，重復點火觀測流程。通過多次梯度濃度迭代測試，逐步鎖定臨界氧濃度區(qū)間，采集多組有效數據，計算得到材料氧指數結果。

試驗過程中禁止打開燃燒筒，筒內氣流狀態(tài)被擾動，會直接改變燃燒狀態(tài)；設備周邊禁止堆放易燃易爆物品，做好實驗室防火防護。

6.4 試驗結束收尾

單組試樣試驗完成之后，更換新試樣繼續(xù)下一組測試；整套批次全部試驗結束，先關閉點火器燃料氣源。繼續(xù)通入氧氮混合氣體一段時間，吹掃燃燒筒，把筒內燃燒產生的煙氣、顆粒物排出燃燒筒。之后依次關閉氧氣鋼瓶、氮氣鋼瓶總閥門，釋放管路內部殘余壓力，再關閉儀器電源。

等待燃燒筒充分降溫，清理筒內部試樣燃燒殘渣、炭化物，取出夾具上試樣殘余物；檢查石英玻璃筒，清理筒壁附著煙塵污漬。整理氣源管路、點火器，做好試驗原始記錄，記錄環(huán)境溫濕度、試樣信息、每一組試驗氧濃度、燃燒時間、燃燒長度、反應判定結果。

七、不同試樣測試實操要點

7.1 泡沫塑料試樣測試

泡沫塑料質地疏松，切割制備試樣的時候，要避免擠壓、受熱改變泡沫孔隙結構，優(yōu)先使用鋒利電熱絲切割。泡沫試樣使用自撐夾具垂直固定，保證試樣不會出現傾倒變形。部分泡沫材料受熱會收縮熔融滴落，試驗過程注意觀察滴落物情況，滴落物掉落不能影響筒底部氣體擴散結構。泡沫材料氧指數測試，試樣預處理環(huán)節(jié)尤為關鍵，含有易揮發(fā)組分的泡沫，要按照標準提前做烘烤預處理，去除揮發(fā)性物質之后，再開展狀態(tài)調節(jié)與試驗。

7.2 纖維、紡織品試樣測試

紡織品、纖維織物屬于非自撐材料，必須選配非自撐試樣框架，將織物試樣的兩條垂直邊固定在框架上，使試樣保持垂直平整，不可以出現松弛褶皺。織物試樣點火時，火焰接觸織物頂端，留意織物的熔融、卷曲現象；部分纖維織物燃燒存在續(xù)燃、陰燃現象，需要完整記錄燃燒全部時長，按照標準要求完成結果判定。

7.3 薄膜、軟片試樣測試

薄型薄膜試樣，自身剛度不足，必須使用非自撐框架夾持固定，薄膜需要保持平整無褶皺。厚度很薄的薄膜，可按照標準要求多層疊加，疊加層數不超過標準限定，記錄試樣疊加情況，避免薄膜受熱快速卷曲脫離點火位置，造成試驗無效。

7.4 硬質塑料、橡膠自撐試樣

硬質塑料、橡膠試樣直接裝配在自撐試樣夾，試樣垂直居中安裝。部分橡膠材料燃燒會出現大量滴落炭渣，試驗結束之后需要及時清理燃燒筒底部，防止殘渣堆積，改變底部氣體擴散效果。

八、儀器使用注意事項

儀器使用的氧氣、氮氣氣瓶，需要按照氣瓶安全規(guī)范存放，遠離熱源、明火，做好氣瓶固定，防止氣瓶傾倒；減壓閥、氣體管路定期檢查，防止管路老化漏氣。氧氣屬于助燃氣體，實驗室杜絕油污接觸氧氣管路接頭，防止安全隱患。

每次調整氧氣、氮氣流量之后，都需要對燃燒筒進行吹掃置換，保證筒內混合氣體組分穩(wěn)定之后再點燃試樣，不可以調整流量后直接點火試驗。燃燒筒必須豎直放置，筒體出現裂紋損傷，需要及時更換石英玻璃筒，裂紋筒體禁止繼續(xù)投入試驗。

點火器使用丙烷或者丁烷燃料，點火操作時，點火火焰只接觸試樣頂端，不要長時間灼燒石英筒壁，高溫火焰長時間接觸玻璃，會造成石英筒損壞。點火器噴嘴注意清理，避免炭黑殘渣堵塞噴嘴，造成點火火焰異常。

儀器壓力表、流量計、氧傳感器屬于計量相關部件，需要按照計量周期開展核查校驗，保障儀器測量精度滿足整機 0.4 級測量精度的指標。傳感器響應時間小于 5 秒，調整氣體配比之后，等待讀數穩(wěn)定再開展試驗，不要傳感器讀數尚未穩(wěn)定就點火。

試驗環(huán)境相對濕度不能超過 70%，濕度過高會對氧傳感器、氣路元器件帶來不良影響。儀器電源使用 AC220 (+10%) V，電壓波動過大時，建議配套穩(wěn)壓電源。儀器最大使用功率 50W，設備不用大功率供電。

試驗過程燃燒筒內部會產生高溫煙氣，試驗結束之后，石英玻璃筒溫度較高，不要直接用手觸碰筒壁，等待筒體充分降溫之后再做清理操作。燃燒殘渣、炭化物及時清理，殘渣堆積在燃燒筒底部，會干擾底部氣體擴散，造成筒內氣流流速不均勻，帶來試驗數據離散。

儀器配套的氣體過濾器，需要定期檢查更換，氣源帶入的雜質會堵塞過濾器，造成氣體流通不暢，壓力流量調節(jié)異常。非自撐試樣架屬于選配配件，測試薄膜、紡織品時，必須使用對應框架，不可直接使用自撐夾具夾持軟質試樣，否則試樣無法保持垂直狀態(tài)，得到無效試驗結果。

九、維護保養(yǎng)指導

9.1 日常使用維護

每完成一批試樣測試，待燃燒筒降溫后，清理筒內燃燒殘渣，擦拭石英玻璃筒內壁附著的煙塵，可使用軟布擦拭，不要使用硬質工具刮擦筒壁，防止石英筒產生劃痕、裂紋。每次試驗結束檢查點火噴嘴，清除噴嘴位置炭黑沉積物，保證點火火焰形態(tài)正常。檢查氣體管路各個接頭，確認無漏氣，接頭密封圈出現老化要及時更換。

設備外殼使用軟布擦拭清潔，鋼板噴涂機箱避免強腐蝕性清潔劑，不銹鋼機箱可以使用適配清潔劑擦拭。儀器存放環(huán)境保持干燥，減少粉塵堆積。

9.2 氣路系統維護

氣體過濾器是氣路重要部件，長期使用之后濾芯會積存雜質，根據儀器使用頻次，定期更換氣體過濾濾芯，防止濾芯堵塞造成流量調節(jié)異常。穩(wěn)壓閥、流量調節(jié)閥旋鈕輕柔操作，不要暴力擰動旋鈕，避免閥門內部部件損傷。儀器長期不使用，需要釋放管路內部殘余壓力，氣瓶閥門關閉，拆下連接軟管存放。

9.3 傳感器與計量部件維護

氧傳感器屬于精密元器件，避免高濕、煙塵長期影響，傳感器出現讀數漂移時，需要進行校準校驗。壓力表、流量計按照計量要求定期核查，保證壓力表 2.5 級精度、流量計 2.5 級精度維持在合格狀態(tài)。如果儀器長期閑置，間隔一段時間通電通氣，做簡單通氣試運行，減少元器件受潮老化。

9.4 耗材與配件管理

石英玻璃筒屬于易損件，搬運、清理過程輕拿輕放，筒體出現裂紋必須停止使用，及時更換。點火器噴嘴如果出現變形、堵塞，及時更換點火器組件。夾具長期使用會出現松動，定期檢查夾具夾持效果，保證試樣可以牢固固定。

9.5 故障基礎排查

試驗數據離散程度偏大，優(yōu)先排查幾個方向：試樣制備與狀態(tài)調節(jié)是否符合標準；燃燒筒是否垂直，筒內殘渣是否清理干凈；氣體是否存在漏氣；氧氮氣源純度是否大于 99%；每次調流量之后吹掃時間是否充足；傳感器讀數是否穩(wěn)定。

點火火焰異常，檢查點火燃料氣源壓力，清理點火噴嘴炭黑堵塞。氧傳感器讀數變化遲緩，檢查過濾器是否堵塞，確認傳感器是否需要校準。遇到無法定位的硬件故障，不要自行拆解內部氣路，需要聯系技術支持開展檢修。

十、行業(yè)應用說明

JF?3 纖維泡沫氧指數測定儀面向多行業(yè)阻燃性能檢測場景，在高分子材料研發(fā)、生產質控、第三方檢測實驗室廣泛使用。泡沫塑料行業(yè)，各類聚氨酯泡沫、EPS 泡沫保溫材料，氧指數是評價泡沫阻燃等級的關鍵指標，用于配方改性研發(fā)，評估阻燃劑添加效果。紡織纖維行業(yè)，各類阻燃織物、裝飾布料，通過氧指數測試評價織物阻燃改性效果。塑料橡膠領域，改性塑料、橡膠制品，材料配方調整過程，借助氧指數對比不同配方的燃燒性能。建筑防火材料，防火板材、軟片薄膜，完成材料燃燒性能基礎篩查，為材料選型提供試驗依據。

儀器遵循 GB/T2406.2?2009 國標，同時也可以匹配其他相關材料氧指數測試標準的試驗條件，一臺設備可以覆蓋硬質自撐試樣、軟質薄膜紡織品試樣的測試。儀器操作流程貼合實驗室常規(guī)檢測作業(yè)，數顯直接讀取氧濃度，減少人工換算工作量，兩種夾具的配置，擴大儀器適配試樣形態(tài)，適配不同企業(yè)、實驗室的檢測需求。