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绝缘材料耐异常发热和耐燃检测

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发布时间：2025-07-23 13:54:22 更新时间：2025-07-22 13:54:22

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

绝缘材料耐异常发热和耐燃检测：保障电气安全的关键屏障

在现代电气设备和电子系统中，绝缘材料扮演着至关重要的角色，其主要功能是将不同电位的导电部分隔离开来，防止电流泄漏、短路甚至火灾等安全事故的发生。然而，在实际运行过程中，电气设备可能因过载、短路、接触不良等原因产生异常发热，或者遭遇外部火源的侵袭。这就要求绝缘材料必须具备优异的耐异常发热性能和阻燃能力（耐燃性）。因此，对绝缘材料进行系统、严格的耐异常发热和耐燃检测，是评估其安全可靠性、保障人身和财产安全不可或缺的环节。这些检测旨在模拟材料在实际应用中可能遇到的极端热环境或明火条件，从而科学地评价其热稳定性、抗点燃性、火焰蔓延速度以及自熄能力等关键性能指标。

核心检测项目

针对绝缘材料的耐异常发热和耐燃性能，主要关注以下几类检测项目：

1. 耐异常发热性能：

热变形温度/维卡软化点： 衡量材料在热负荷下抵抗形变的能力，指示其在高温下维持结构完整性的温度上限。
长期耐热性/相对温度指数： 评估材料在长期高温暴露下（通常数千小时）保持其基本电气和机械性能的能力，预测其使用寿命。
热丝引燃温度/灼热丝可燃性指数： 模拟由过载或接触不良产生的高温部件（如灼热电阻丝）接触材料时，材料被引燃所需的温度或材料抵抗引燃的能力。
耐电弧性/耐电痕化指数： 评估材料表面在电场和污染介质联合作用下抵抗形成导电通路（电痕）的能力，这与局部发热引发故障有关。

2. 耐燃（阻燃）性能：

垂直/水平燃烧等级： 评估标准火焰源作用下，材料的燃烧速度、自熄时间及燃烧滴落物是否引燃下方棉花等指标，是判断材料阻燃等级的基础测试（如UL 94 V-0, V-1, V-2, HB等）。
极限氧指数： 测定材料在氮氧混合气中维持有焰燃烧所需的最低氧气浓度百分比，LOI值越高，材料越不易燃烧。
灼热丝可燃性试验： 以特定温度的灼热丝模拟过载发热源，评估材料接触热源后的起燃性、燃烧时间和起燃温度，以及燃烧滴落物是否引燃铺底层。
针焰试验： 使用小火焰模拟由故障元件产生的小火焰对绝缘材料的影响，评价材料被点燃后火焰蔓延和持续燃烧的能力。
燃烧热值/热释放速率： 测定材料燃烧时释放的总热量和单位时间内的放热量，是评价火灾危险性的关键参数。
产烟密度/毒性： 评估材料燃烧时产生的烟雾密度和有毒气体成分，关系到火灾时的逃生和救援难度。

关键检测仪器

进行上述检测需要依赖一系列精确、专业的仪器设备：

热变形/维卡软化点测定仪： 精确控温，测量在特定负荷下材料达到规定形变量的温度。
热老化试验箱： 提供恒定高温环境，用于长期热老化试验。
灼热丝试验仪： 核心部件为可加热至特定温度（如550°C, 650°C, 750°C, 850°C甚至960°C）的灼热丝（镍铬丝），配有测温装置、计时器和铺底层的支架。
水平垂直燃烧试验仪： 配备标准火焰源（如本生灯）、试样夹具（可调节垂直或水平角度）、计时装置、测量标尺及收集燃烧滴落物的棉花层。
极限氧指数测定仪： 包括透明燃烧筒、可调节氮氧比例的混气系统、点火器、试样夹持装置和气体流量计。
针焰试验仪： 产生特定尺寸（如高度12mm）的针状火焰，可精确控制火焰施加时间。
锥形量热仪： 大型综合设备，用于测量材料的热释放速率、有效燃烧热、点燃时间、质量损失速率、产烟速率等关键火灾性能参数。
烟密度箱： 测量材料燃烧时产生的光密度（烟雾浓度）。
气体分析仪： 用于分析燃烧产生的有毒气体（如CO, CO2, HCl, HCN, NOx等）含量。

标准检测方法

绝缘材料耐异常发热和耐燃检测必须严格遵循国际、国家或行业标准规定的方法进行，以确保结果的可比性和权威性。常用标准包括：

IEC/GB 标准：
- IEC 60216 / GB/T 11026 系列：电气绝缘材料耐热性标准。
- IEC 60695-2-10 / GB/T 5169.10：灼热丝/热丝基本试验方法灼热丝装置和通用试验方法。
- IEC 60695-2-11 / GB/T 5169.11：成品的灼热丝可燃性试验方法。
- IEC 60695-2-12 / GB/T 5169.12：材料的灼热丝可燃性指数 (GWFI) 测定方法。
- IEC 60695-2-13 / GB/T 5169.13：材料的灼热丝起燃温度 (GWIT) 测定方法。
- IEC 60695-11-10 / GB/T 5169.16：垂直燃烧试验。
- IEC 60695-11-20 / GB/T 5169.17：水平燃烧试验。
- ISO 4589-2 / GB/T 2406.2：塑料用氧指数法测定燃烧行为。
- IEC 60695-11-5 / GB/T 5169.5：针焰试验方法。
UL 标准 (北美广泛应用)：
- UL 94：设备和器具部件用塑料材料的可燃性试验。
- UL 746A：聚合材料 - 短期性能评估。
- UL 746B：聚合材料 - 长期性能评估。

标准中详细规定了试样的制备（尺寸、数量、预处理条件）、试验装置的校准、试验步骤（如火焰施加时间、施加位置、施加次数、观察记录内容）、结果判定（如燃烧等级、GWFI/GWIT值、LOI值）等关键要素。

检测标准的意义与选择

检测标准是规范检测行为、确保检测结果准确可靠、实现检测结果全球互认的基石。选择具体的检测标准通常取决于：

目标市场或法规要求： 产品销往不同地区（如欧盟、北美、中国）需满足当地法规（如欧盟的CE认证、RoHS指令，北美的UL认证，中国的CCC认证）引用的特定标准。
终端应用领域： 不同行业（如家电、信息设备、汽车、航空航天、轨道交通）对绝缘材料的耐热阻燃要求不同，会引用不同的行业标准或客户指定标准。
材料类型和预期风险： 根据绝缘材料的成分、用途及可能面临的热/火风险等级，选择最相关的测试项目和方法。

因此，在进行检测前，务必明确产品需要满足哪些具体的标准要求。