在使用聚合物的许多应用中，要求聚合物组合物和从该聚合物组 合物制造的制品具有一些阻燃性，为的是最大程度减少火灾的危险。 例如，在电器中，电短路会导致起火。所以塑料外壳应该由不易燃烧 的材料制成。
对于大多数的聚合物组合物来说，有必要向组合物中添加可赋予 制品以阻燃性的物质。用于赋予阻燃性的物质的例子是溴化树脂，氧 化锑填料，和有机磷酸酯。这些物质为聚合物组合物增加较大的成 本，并且对其它性能具有负面影响，因此希望限制阻燃剂的量到赋予 聚合物组合物以阻燃性所需要的最低量。
Underwriters Laboratories已经开发了与电接触或接近电的材 料的许多测试方法，包括火焰试验。UL等级是非常有影响的，并且 变成了工业标准。不具有UL燃烧等级的聚合物组合物不是要求阻燃 性的应用所要追求的。同样地，丧失其UL燃烧等级的聚合物组合物 不再出售给该组合物曾经设计的某些应用，即需要阻燃性的那些应 用。所以，重要的是新的阻燃聚合物组合物接受最初的阻燃剂的评判 等级，关键的是该等级在其后仍然保持。
该Underwriters Laboratories火焰试验被指定为UL-94。简短 地说，这些试验协议中的一个是要求将聚合物组合物的5个样条置于 火焰中以诱发燃烧，移走火焰和记录火焰熄灭所经历的时间。被测试 的聚合物组合物能够接受等级V-0(最多阻燃剂)，V-1或V-2(最低阻 燃剂)，取决于试验的结果。
不幸的是，由于一项试验对许多聚合物组合物的商业成功是至关 重要的，UL-94火焰试验，得到了变化非常大的结果。即，曾有与试 验结果有关的高统计可变性。该可变性曾归因于样品制备的差异，操 作员-到-操作员变化，以及甚至燃烧机理的改变。
测定阻燃剂的添加量的UL-94试验的结果的使用能够导致为了 保证与试验的要求相符的过量的添加。所以，需要测定聚合物组合物 的阻燃性的改进方法。尤其，需要一种在不改变UL-94试验协议的前 提下在UL-94试验中测定聚合物组合物的性能的较少变化、更方便定 量的方法。
发明概述
本发明提供一种克服了UL-94试验的结果的可变性问题的测定 聚合物组合物的阻燃性的方法。该方法包括让聚合物组合物的多个样 品进行火焰试验并对所获得的数据进行统计分析。该统计分析包括使 用该数据测定火焰试验的至少一种可能的结果的概率 (probability)，其中结果的概率提供了聚合物组合物的阻燃性的量 度。
在一个方面，该火焰试验是UL-94火焰试验。在另一方面，测试 至少二十个样品。
在一个实施方案中，可能的结果是初次通过、再试验、第一次提 交(submittal)通过、第二次提交通过和失败。
一个可能的结果是初次通过。初次通过的概率是根据下式来确定：
P初次通过＝(Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0) 其中Pt1＞mbt，n＝0是没有第一次燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pt2＞mbt，n＝0是没有第二次燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Ptotal＜ ＝mtbt是燃烧时间之和小于或等于最大总燃烧时间值的概率，和Pdrip，n＝0 是在火焰试验过程中多个样品中没有任何一个样品显示出滴淌的概率。
另一可能的结果是再试验。再试验的概率是根据下式来确定：
Pretest＝(Pt1＞mbt，n＝1×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝1×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Pmtbt＜total＜＝mrtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝1) 其中Pt1＞mbt，n＝1是单个第一燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pt2 ＞mbt，n＝1是单个第二燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pmtbt＜total ＜＝mrtbt是各燃烧时间之和大于最大总燃烧时间值但小于或等于该最大 再试验总燃烧时间值的概率和Pdrip，n＝1是单个样品在火焰试验过程 中显示出滴淌的概率和Pt1＞mbt，n＝0，Pt2＞mbt，n＝0，Ptotal＜＝mtbt和Pdrip，n＝0 如以上所定义。
再另一可能的结果是失败。失败的概率是根据下式来确定：
Pfailure，no retest＝1－Pfirst time pass－Pretest
另一可能的结果是第一次提交通过。第一次提交通过的概率是根 据下式来确定：
P1st submittal pass＝Pfirst time pass＋Pretest×Pfirst time pass
另一可能的结果是第二次提交通过。第二次提交通过的概率是根 据下式来确定：
P2nd submittal pass＝Pfailure，no retest×(Pfirst time pass＋Pretest×Pfirst time pass )其中Pfirst time pass是初次通过的概率和Pretest是再试验的概率 和Pfailure，no retest是失败的概率。
在本发明的另一方面，提供了测定聚合物组合物的阻燃性的系 统。该系统包括让聚合物组合物的多个样品进行火焰试验来获得数据 的器件和对数据进行统计分析的器件。进行统计分析的器件包括使用 数据测定火焰试验的至少一个可能结果的概率的器件。可能的结果的 概率提供了聚合物组合物的阻燃性的量度。
在本发明的另一方面，提供一种制品。该制品包括计算机可用介 质，它具有包含在其中的计算机可读程序编码器(means)来引导聚合 物组合物的阻燃性的测定。在该制品中的计算机可读程序编码器进一 步包括引导计算机让聚合物组合物的多个样品进行火焰试验来获得 数据的计算机可读程序编码器；和引导计算机对数据进行统计分析的 计算机可读程序编码器。统计分析包括使用数据测定火焰试验的至少 一个可能结果的概率。可能的结果的概率提供了聚合物组合物的阻燃 性的量度。
附图简述
图1是Underwriters Laboratories UL-94试验协议的图解。
图2显示了从典型UL-94火焰试验获得的燃烧时间数据的分布曲 线，与数据的对数变换的分布曲线对比。
图3是说明UL检查/跟踪服务进程的流程图。
图4描绘了计算机系统引入和采用本发明的方法的实例。
发明详述
本发明提供测定聚合物组合物的阻燃性的方法。特别是，聚合物 组合物的多个样品进行火焰试验和从中获得的数据经过分析得到了 聚合物组合物的阻燃性的量度。
根据本发明的方法，聚合物组合物的多个样品进行火焰试验。尽 管Underwriters Laboratories要求少到5个样品的测试，但是已 经发现，测试至少20个样品最初提供了聚合物组合物的阻燃性的优 异量度。所以，优选的是测试至少二十个样品。如果需要，更多的样 品也可测试。一般而言，测验更多数目的样品为该分析提供了更小的 置信区间。
该样品可由现有技术中众所周知的方法来制备。例如，热塑性树 脂的样品通常通过注模来制备。能够生产出所需标准尺寸的样条的任 何方法都能够使用，其中包括将较大的试片磨细成所需尺寸。
在本发明的一个实施方案中，火焰试验是UL-94火焰试验。这一 火焰试验是优选的，因为它是目前的工业标准。然而，提供类似结果 (尤其燃烧时间)的其它火焰试验也可使用。该UL-94试验特别适合于 热塑性聚合物并可用于其它类型的聚合物。如果需要，其它试验可用 于其它类型的聚合物。
UL-94试验的实际布置在图1中进行说明。该协议要求尺寸为 5″(12.7cm)×1/2″(1.3cm)宽度×所需公称厚度的棒形样品，UL-94 等级对于具体的厚度来规定。将具有高度3/4″(1.9cm)的焰芯的火焰 施加于各样品，以使3/8″(1.0cm)的距离将样品的下端与火焰的根部 分开。将火焰在该位置保持10秒和然后移走。燃烧时间被定义为从 样品上串出的火焰一直到消失时所经历的时间。如果样品的燃烧在30 秒内停止，则该火焰再施加另外10秒。V-0，V-1和V-2等级的标准 列于表1中。
表1 垂直火焰类别要求                    94V-0  94V-1  94V-2 各燃烧时间，秒     #10    #30    #30 总燃烧时间，s      #50    #250   #250 (5个样品×2) 旺烧时间，s        #30    #60    #60   (各样品) 点燃棉花的滴淌颗粒  无     无     有
对于V-0等级，在第一次火焰作用或第二次施加中，没有个别燃 烧时间超过10秒。任何5个样品的燃烧时间的总和不超过50秒。点 燃位于样品下方的一片棉布的滴淌颗粒是不允许的。
对于V-1等级，在第一次火焰作用或第二次施加中，没有个别燃 烧时间超过30秒。任何5个样品的燃烧时间的总和不超过250秒。 点燃位于样品下方的一片棉布的滴淌颗粒是不允许的。
对于V-2等级，在第一次火焰作用或第二次施加中，没有个别燃 烧时间超过30秒。任何5个样品的燃烧时间的总和不超过250秒。 点燃位于样品下方的一片棉布的滴淌颗粒是允许的。
Underwriters Laboratories进行了每一种聚合物组合物或携带 UL火焰等级的评级(grade)的定期检查。UL检查/跟踪服务进程的 图解示于图3中。在检查过程中，最初测试聚合物组合物的5个样品。
5个附加样品的再试验在一定条件下允许相当于“非常接近 (near miss)”，即单个样品不满足通过比率(pass rating)的单 个要求。具体地说，这些条件是：
单次燃烧时间超过最大燃烧时间值(V-0，10秒；V-1，V-2，30 秒)；或
各个燃烧时间的总和大于所允许的最大总燃烧时间(V-0，50秒； V-1，V-2，250秒)并小于或等于最大再试验总燃烧时间值(V-0，55 秒，V-1，V-2，255秒)；或
单个样品在试验过程中显示出滴淌。
其中聚合物组合物的单个样品没有满足这些条件的任何一个，第 二组样品的再试验是允许的。该聚合物组合物可通过再试验的火焰试 验；在表1中列出的要求适用于该再试验数据。如果单个样品或一组 样品不满足一个以上的条件，则再试验是不允许的并发生了第一次提 交失败。
因为失败一次检查的后果是极其严重的，UL跟踪服务提供了第 二组样品的提交。在第二次提交中，第二组样品与第一组完全一样进 行测试。最初测试5个样品，如果允许再试验的这些条件(以上所述) 被满足的话，有5个另外的样品被再试验。该聚合物组合物可在第二 次提交中通过火焰试验，不管是测试初始5个样品还是再试验。表1 中列出的要求适用于第二次提交数据。
所以，从UL-94火焰试验获得的数据可以是以火焰第一次和可能 第二次施加于单个样品、最初测试的和再试验的第一次提交样品，以 及最初测试的和再试验的第二次提交样品的燃烧时间的形式。与各种 样品的滴淌有关的数据也可以考虑。
本发明的方法提供对从火焰试验获得的数据进行统计分析，以测 定试验的至少一个可能结果的概率。可能的结果包括：第一次提交通 过，其中包括初次通过和再试验，和第二次提交通过，其中包括初次 通过和再试验，和失败。至少一个结果(优选在第一次提交的初次通 过)的概率提供了聚合物组合物的阻燃性的量度，而同时最大程度减 少火焰试验、尤其UL-94试验中固有的可变性。
在用于统计计算之前，通过转化成等效对数值，来将原始数据转 化。(“Logarithm(对数)”和“logarithmic(对数的)”是指以10 为底的对数)。短于1秒的时间进为1秒，为的是避免负的对数值。 燃烧时间的对数然后可以进行计算并用于后面的步骤。转换数据的使 用是优选的，因为其提供了与燃烧时间有关的值的更为正态性的分 布，如图2中所示。原始数据没有显示正态(钟形的)分布曲线，因为 没有小于0的值，而且数据点通常集中在最大个别燃烧时间下面的空 间中。然而，转化的数据更接近地符合正态分布曲线，如图中所示。
初次通过的概率可以是根据下式来确定：
Pfirst time pass＝(Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0) 其中Pt1＞mbt，n＝0是没有第一燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pt2 ＞mbt，n＝0是没有第二燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率，Ptotal＜＝mtbt 是燃烧时间之和小于或等于最大总燃烧时间值的概率，和Pdrip，n＝0是 没有样品在火焰试验过程中显示出滴淌的概率。第一和第二燃烧时间 是指在第一和第二次分别施加火焰之后的燃烧时间。
没有第一燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率，Pt1＞mbt，n＝0，可 从下式确定：
Pt1＞mbt，n＝0＝(1－Pt1＞mbt)5 其中Pt1＞mbt是在t1＞mbt的对数正态分布曲线下面的面积。
和其中指数“5”是指所测试的样条的数目。
单个第二燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率可从下式确定：
Pt2＞mbt，n＝0＝(1－Pt2＞mbt)5 其中Pt2＞mbt是在t2＞mbt的正态分布曲线下面的面积。同上，燃烧 时间数据组的平均和标准偏差用于计算该正态分布曲线。对于UL-94 V-0等级，最大燃烧时间是10秒。对于V-1或V-2等级，最大燃烧 时间是30秒。
在火焰试验中没有样品显示出滴淌的概率Pdrip，n＝0是属性函数， 由下式评估：
(1－Pdrip)5 其中Pdrip＝滴淌的样条的数目/所测试的样条的数目。
燃烧时间之和小于或等于最大总燃烧时间值的概率Ptotal＜＝mtbt可 从模拟5-样条总燃烧时间的正态分布曲线确定。该分布可通过使用 以上测定的燃烧时间数据的分布，从1000组的5样条的Monte Carlo simulation(蒙特卡罗模拟)产生。蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation)的技术是现有技术中众所周知的。5-样条总燃烧时间的 正态分布曲线是通过使用模拟的1000组的平均和标准偏差产生的。 所以，Ptotal＜＝mtbt可以从总和＜＝最大总燃烧时间(total＜＝maximum total burn time)的一组1000个Monte Carlo模拟5样条总燃烧时 间的对数正态分布曲线下面的面积确定。对于UL-94 V-0等级，最大 总燃烧时间是50秒。对于V-1或V-2等级，最大总燃烧时间是250 秒。
再试验的概率可根据下式来确定：
Pretest＝(Pt1＞mbt，n＝1×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝1×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Pmtbt＜total＜＝mrtbt×Pdrip，n＝0)＋
        (Pt1＞mbt，n＝0×Pt2＞mbt，n＝0×Ptotal＜＝mtbt×Pdrip，n＝1) 其中Pt1＞mbt，n＝1是单个第一燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pt2 ＞mbt，n＝1是单个第二燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率， Pmtbt＜total ＜＝mrtbt是各燃烧时间之和大于最大总燃烧时间值但小于或等于该最大 再试验总燃烧时间值的概率，Pdrip，n＝1是单个样品在火焰试验过程中 显示出滴淌的概率并且Pt1＞mbt，n＝0，Pt2＞mbt，n＝0，Ptotal＜＝mtbt和Pdrip，n＝0如 以上所定义。
单个第一燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率可从下式确定：
Pt1＞mbt，n＝1＝5×Pt1＞mbt×(1－Pti＞mbt)4 其中Pt1＞mbt如以上所定义。
单个第二燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率可从下式确定：
Pt2＞mbt，n＝1＝5×Pt2＞mbt×(1－Pt2＞mbt)4 其中Pt2＞mbt如以上所定义。
各燃烧时间之和大于最大总燃烧时间值但小于或等于该最大再 试验总燃烧时间值的概率可从模拟的5样条总时间的正态分布曲线 确定，如以上对于Ptotal＜＝mtbt所述。Pmtbt＜total＜＝mrbt等于在一组1000 个Monte Carlo模拟5-样条总燃烧时间的对数正态分布曲线下面的 面积，对于最大总燃烧时间＜总燃烧时间(total)＜＝最大再试验总燃烧 时间值而言。对于UL-94 V-0等级，最大总燃烧时间是50秒，和最 大再试验总燃烧时间值是55秒。对于V-1或V2等级，该最大总燃烧 时间是250秒，和该最大再试验总燃烧时间值是255秒。
单个样品在火焰试验中显示出滴淌的概率可从下面的属性函数 评估：
Pdrip，n＝1＝5×Pdrip×(1－Pdrip) 其中Pdrip与以上对于初次通过的定义相同，
根据定义，第一次提交的可能结果的概率的总和是1：
E概率＝Pfirst time pass＋Pretest＋Pfailure，no retest＝1.
所以，失败的概率由下式给出：
Pfailure，no retest＝1－Pfirst time pass－Pretest
第一次提交通过的概率是由下式给出：
P1st submittal pass＝Pfirst time pass＋Pretest×Pfirst time pass 其中Pfirst time pass和Pretest与以上的定义相同。
第二次提交通过的概率是根据下式来确定：
P2nd submittal pass＝Pfailure，noretest×(Pfirst time pass＋Pretest×Pfirst time pass) 其中Pfirst time pass、Pretest和Pfailure，no retest如以上定义。
最后，在第一次和第二次提交之后通过的概率或通过的总体慨率 是：
Poverall pass＝P1st submittal pass＋P2nd submittal pass
在一个实施方案中，从根据本发明的方法由聚合物组合物的火焰 试验获得的数据的统计分析是通过计算机系统完成的。进行本发明的 统计分析法的计算环境的一个实例和与其相关的技术被描绘在图4 中并在下面详细描述。
参见图4，计算环境100包括，例如，具有至少一个中央处理器 102、主存储器104和一个或多个输入-输出设备106的计算装置 101，其中每一个装置在下面进行描述。
人们知道，中央处理器(CPU)102是计算装置101的控制中心， 并提供指令执行、中断作用、计时功能、初始程序装入及其它机器相 关功能的程序和处理设备。该中央处理器执行至少一个操作系统，后 者已知通过控制其它程序的执行，控制与外围设备的通信和控制计算 机资源的使用来用于控制该计算装置的操作。
中央处理器102藕结到主存储器104，后者是直接可访问的和提 供来利用该中央处理器对数据进行高速处理。主存储器104可与该中 央处理器在结构上集成，或在独立的单元中构造。
主存储器104还可藕结到一个或多个输入/输出设备106。这些 设备包括，例如，键盘、通信控制器、远程信息处理设备、打印机、 磁存储介质(例如磁带、软盘)、直接处理储存设备，和基于传感器的 设备。数据是从主存储器104转移到输入/输出设备106中并从该输 入/输出设备回到主存储器。
在一个实例中，计算环境100包括运行由Microsoft公司提供的 Windows操作系统的个人计算机。作为另一实例，计算环境100包括 运行由国际商用机器公司(IBM)提供的高级交互式执行(AIX)操作系 统的RS/6000计算机系统。然而，本发明不局限于此类环境。本发明 的能力是采用许多类型的计算机环境和许多类型的计算机系统或平 台并与它们一起使用。上面的系统仅仅作为实例来提供。
本发明可包括在具有例如计算机可用介质的制品(例如，一个或 多个计算机程序产品)中。该介质已经配备在其中，例如提供和促进 本发明的能力的计算机可读程序编码器。该制品的制造能够包括为计 算机系统的部件或单独销售。
另外，提供了可由该机器读取的至少一个程序存储器，有形地配 备可由该机器执行的指令的至少一个程序来发挥本发明的能力。