极限氧指数

极限氧指数（英语：Limiting oxygen index；LOI），或极限氧浓度^[1]、LOI值；亦有称最小氧浓度^[2]（英语：Limiting Oxygen Concentration；LOC），是能够支持聚合物燃烧的氧气的最小浓度，其以氧气的体积百分比表示^[3]。其数值是通过在燃烧中的试样所处的空间中，调整氧气和氮气的混合物比例，并不断降低氧气水平直至达到临界水平来测量^[4]。^[5]用于表征用小蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势。

不同塑料的极限氧指数值是通过标准化测试确定的；例如，ISO 4589和ASTM D2863^[6]^[3]。极限氧指数大于大气中的氧气浓度，是阻燃材料的标准之一^[4]。而指数大于大气中氧气浓度（21%）的材料，亦可称为阻燃材料^[7]；但通常为保证安全，会使用27%作为标准^[8]。

极限氧浓度还取决于样品的周围温度。随着周围温度的升高，燃烧所需的氧气百分比会逐渐降低。在环境温度和高温下测试塑料和电缆材料的极限氧浓度^[1]，可以了解在实际火灾条件下的氧气需求，以及蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势^[9]。

极限氧指数随着压力、温度，以及加入的惰性（可燃性及助燃性）气体的种类所影响^[2]。

计算方法

其计算方法为“爆炸下限乘以氧气摩尔数”。用算式表达为^[2]：

极限氧指数（%）

=

爆炸下限（%）

\times

氧气摩尔数（mol）

亦可以表示为^[10]：

n={{100\times O_{2}} \over {O_{2}+N_{2}}}\times \%

意义

材料LOI值超过21%，说明该材料具有耐燃性能，其LOI值越高表示其耐燃性能越好^[11]。极限氧指数表示物质燃烧的难易程度，其值愈高表示愈难燃。而极限氧指数达27%以上，则表示难燃。^[8]

测试

方法

在ISO 4589或ASTM D 2863-70的标准条件下进行的极限氧指数测试，需要将尺寸为80×10×4mm的样品垂直放置在玻璃烟橱的中心位置^[9]。测试包括在含有不同氧浓度的环境中对样品进行火焰点火，而后找到样品烛式火焰燃烧的极限氧浓度^[3]，以及小蜡烛状扩散火焰点燃的材料的可燃性趋势^[9]。

意义

聚合物材料的LOI值越高，其火焰提供的热通量越低，并且耐燃性越高。LOI测试易于实施，并有较高的重复性。但是，由于测试通常在室温下进行，所以不能再现真实火灾的环境。因此，测试主要用于比较聚合物和复合材料的相对可燃性及等级。^[3]^[10]

材料的极限氧指数

各类气体或蒸气

测试气体或蒸气	气体或蒸气的结构简式	加入氮气（ ${\ce {N2}}$ ）的极限氧浓度	加入二氧化碳（ ${\ce {CO2}}$ ）的极限氧浓度
氢气	${\ce {H2}}$	5	5.2
甲烷	${\ce {CH4}}$	12	14.5
乙烷	${\ce {CH3CH3}}$	11	13.5
丙烷	${\ce {CH3CH2CH3}}$	11.5	14.5
正丁烷	${\ce {CH3CH2CH2CH3}}$	12	14.5
异丁烷	${\ce {CH3CH(CH3)2}}$	12	15

聚合物或复合物料

测试物质	加入氮气（ ${\ce {N2}}$ ）的极限氧浓度
PMMA （俗称有机玻璃）	17.3
聚乙烯	17.4
聚丙烯	17.4
聚苯乙烯	17.8
胶合板	23.0
尼龙66	24-29
聚碳酸酯	25-44
涤纶（GRP）	21-43
酚醛	26-64
PVC（未增塑）	45-49
PTFE	95
纯木材	20.5-24.6

其他条目

参考文献

^ ^1.0 ^1.1 丁宝明. 淺談低煙無毒電纜 (PDF). 捷运技术半年刊: 95. [2019-01-11]. （原始内容 (PDF)存档于2019-01-11）.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 卢守谦; 陈永隆. 防火防爆. 五南图书出版股份有限公司. 2017-02-16 [2019-01-20]. ISBN 9789571190402. （原始内容存档于2019-01-20）（中文）.
^ ^3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 Oxygen Index - an overview - ScienceDirect Topics. www.sciencedirect.com. [2019-01-22]. （原始内容存档于2021-01-16）.
^ ^4.0 ^4.1 中国纺织总会标准化研究所. 纺织品燃烧性能试验氧指数法. 1985 [2019-01-11]. 3·4 极限氧指数：在规定的试验条件下，氧氮混合物中材料刚好保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。
^ Principles of Engineering Organization, 2nd edition. 1994-02-09. doi:10.1680/poeo2e.16569.
^ Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics (Oxygen Index). ASTM International.
^ Fire-retardant materials. www.ias.ac.in. [2019-01-11]. （原始内容存档于2019-01-11）.
^ ^8.0 ^8.1 标准检验局. 第六組常見的問題與回答. 标准检验局. 2011-05-13 [2019-01-22]. （原始内容存档于2019-01-23）.
^ ^9.0 ^9.1 ^9.2 Zhang, Junhua; Delichatsios, M. M.; M, Suzanne. Prediction of the Limiting Oxygen Index Using Simple Flame Extinction Theory and Material Properties Obtained from Bench Scale Measurements. Fire Safety Science. 2011, 10: 375–387 [2019-01-22]. （原始内容存档于2018-06-02）（英语）.
^ ^10.0 ^10.1 University of Central Lancashire. OXYGEN INDEX (PDF). BS 2782:141 & ISO 4589-2. [2019-01-22]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-22）.
^ 张铭坤&林佳颖&林学昌. 乙烯醋酸乙烯酯/蒙脫土奈米複合材料熱穩定性及耐燃性質之研究 (PDF). 燃烧季刊. [2019-01-11]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-11）.

[:1-1] 1.0 ^1.1 丁宝明. 淺談低煙無毒電纜 (PDF). 捷运技术半年刊: 95. [2019-01-11]. （原始内容 (PDF)存档于2019-01-11）.

[:2-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 卢守谦; 陈永隆. 防火防爆. 五南图书出版股份有限公司. 2017-02-16 [2019-01-20]. ISBN 9789571190402. （原始内容存档于2019-01-20）（中文）.

[:3-3] 3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 Oxygen Index - an overview - ScienceDirect Topics. www.sciencedirect.com. [2019-01-22]. （原始内容存档于2021-01-16）.

[:0-4] 4.0 ^4.1 中国纺织总会标准化研究所. 纺织品燃烧性能试验氧指数法. 1985 [2019-01-11]. 3·4 极限氧指数：在规定的试验条件下，氧氮混合物中材料刚好保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。

[5] Principles of Engineering Organization, 2nd edition. 1994-02-09. doi:10.1680/poeo2e.16569.

[6] Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics (Oxygen Index). ASTM International.

[7] Fire-retardant materials. www.ias.ac.in. [2019-01-11]. （原始内容存档于2019-01-11）.

[:4-8] 8.0 ^8.1 标准检验局. 第六組常見的問題與回答. 标准检验局. 2011-05-13 [2019-01-22]. （原始内容存档于2019-01-23）.

[:5-9] 9.0 ^9.1 ^9.2 Zhang, Junhua; Delichatsios, M. M.; M, Suzanne. Prediction of the Limiting Oxygen Index Using Simple Flame Extinction Theory and Material Properties Obtained from Bench Scale Measurements. Fire Safety Science. 2011, 10: 375–387 [2019-01-22]. （原始内容存档于2018-06-02）（英语）.

[:6-10] 10.0 ^10.1 University of Central Lancashire. OXYGEN INDEX (PDF). BS 2782:141 & ISO 4589-2. [2019-01-22]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-22）.

[11] 张铭坤&林佳颖&林学昌. 乙烯醋酸乙烯酯/蒙脫土奈米複合材料熱穩定性及耐燃性質之研究 (PDF). 燃烧季刊. [2019-01-11]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-11）.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]