LOI極限氧指數定義在規定條件下,試樣在氧、氮混合的氣體中,維持平衡燃燒所需的最低氧濃度(體積百分含量)。
聚合物的氧指數與其燃燒時的成炭率、比燃燒焓及元素組成等因素有關。很多高聚物的燃燒焓、氧化焓及起始分解溫度與它們的LOI間存在一定的對應關系。一般來說,高聚物中的氧含量降低和鹵素含量增高,均可提高材料的LOI氧指數。
測定LOI氧指數所用的設備為氧指數儀。氧指數儀的燃燒筒為一根高450mm、最小內徑75mm、頂部出口內徑40mm的耐熱玻璃管,垂直固定在可通過氧、氮混合氣的基座上,筒內填裝有80-100mm高的直徑為3-5mm的玻璃珠,用以平湖氣流。在玻璃珠的上方裝有金屬網,以防下落的碎片阻塞氣體入口和配氣通路。基座上部為試樣夾具,分2種:一種用于自撐材料,固定在燃燒筒軸心上,能垂直夾住試樣;另一種用于非自撐材料(薄膜、薄片等),為框架結構,能將試樣的兩個垂直邊同時固定在框架上,再以上述自撐材料所采用的夾具固定在底座上。
氧指數儀所用的氧氣及氮氣的壓力不應低于1MPa。所用點火器為一根金屬管,其末端內徑為2±1mm,能插入燃燒筒內點燃試樣。點火器的燃料可為丙烷、丁烷、石油液化氣或天然氣。點火器火焰的長度在噴嘴豎直向下時應為16±4mm。
對應I、II、III及IV型試樣(自撐材料),采用頂端點燃法時,在距點燃端50mm處劃有標線;對V型試樣(非自撐材料),常采用擴散點燃法,標線應劃在試樣框架上或劃在距點燃端20mm和100mm處。
不同型式、不同厚度試樣的測試結果缺乏可比性。對于各向異性材料,不同方向試樣的實測LOI極限氧指數也不同。
常用的氧指數測試標準:
ISO4589-2 塑料-用氧指數法測定燃燒行為-室溫測試
ISO4589-2 Plastics-Determination of burning behavior by oxygen index –Part 2: Ambient-temperature test
GB/T2406.2 塑料-用氧指數法測定燃燒行為-室溫試驗
GB/T2406.2 Plastics-Determination of burning behavior by oxygen index-Part 2: Ambient-temperature test
ASTM D2863測量支持塑料類似蠟燭燃燒的最低氧氣濃度(氧指數)的試驗方法
ASTM D2863Standard Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics (Oxygen Index)
GB/T 10707橡膠燃燒性能的測定
GB/T 10707Rubber-Determination of the burning
GB/T 8924纖維增強塑料燃燒性能試驗方法氧指數法
GB/T 8924Fiber Reinforced Plastics-Burning behaviour-Oxygen index method