不延燃性试验_【CMA/CNAS认证】_中科光析科学技术研究所

不延燃性试验技术综述

不延燃性，亦称阻燃性或抗蔓延燃烧性，是指材料在移去点火源后，火焰不能持续蔓延或自行熄灭的特性。该性能是评价电工、电子、线缆、纺织、轨道交通及建筑材料等领域用材料安全性的关键指标。不延燃性试验通过模拟特定火源条件，科学评估材料在实际火灾中的燃烧行为，为产品设计、材料选型及安全法规制定提供核心依据。

一、检测项目与方法原理

不延燃性试验主要依据燃烧行为的观察和量化，核心检测项目与方法如下：

垂直燃烧试验 (Vertical Burning Test)
- 原理：将矩形试样垂直固定于专用燃烧箱中，使用规定高度和流量的本生灯火焰，对试样下端施加标准时间的火焰（通常为10秒、30秒或60秒）。移开火源后，记录试样的有焰燃烧时间、无焰燃烧时间、火焰蔓延高度（烧损长度）以及是否有点燃下方脱脂棉的熔滴引燃现象。通过分级（如V-0, V-1, V-2级）来评定材料的阻燃等级。
- 方法要点：侧重于评估火焰在垂直方向的自我维持和蔓延能力，对熔滴行为敏感。
水平燃烧试验 (Horizontal Burning Test)
- 原理：将长条形试样水平夹持，在其自由端施加标准火焰一定时间（通常为30秒）。测量火焰蔓延一定距离（如100mm）所需的时间，计算燃烧速率，或观察火焰是否蔓延至参考标记线。
- 方法要点：用于评价较低燃烧速率或自熄性的材料，试验条件较垂直燃烧温和，常见于内部非高危险部件材料的评估。
氧指数测定 (Limiting Oxygen Index, LOI)
- 原理：在流动的氮氧混合气体中，测定刚好能维持试样直立燃烧所需的最低氧气浓度（体积百分比）。氧指数越高，表明材料在空气中越难燃烧。LOI > 27% 通常被认为具有自熄性，> 30% 为高阻燃材料。
- 方法要点：这是一种定量、精准的阻燃性能测试方法，结果重复性好，适用于均质固体材料的研发和质量控制。
灼热丝试验 (Glow-Wire Test)
- 原理：将规定材质和尺寸的电阻丝加热至特定温度（通常为550℃至960℃），以规定压力接触试样一定时间（通常为30秒）。观察试样是否起燃及其持续时间、是否引燃铺底层，以及试验后火焰是否在指定时间内熄灭。
- 方法要点：模拟故障电流导致的过热元件对绝缘材料的引燃风险，是电工电子产品非正常热危险评估的核心方法。
针焰试验 (Needle-Flame Test)
- 原理：使用特定尺寸的小火焰（高度12mm±1mm），模拟设备内部因故障可能产生的小火焰，对试样施加规定时间（通常为30秒）。评估试样的起燃性、燃烧持续时间和燃烧滴落物是否引燃下方铺底层。
- 方法要点：用于评估小火焰对产品的引燃危险性，对小型电子元器件和绝缘部件尤为重要。

二、检测范围与应用领域

不延燃性检测几乎覆盖所有涉及火灾风险的工业和消费品领域：

电线电缆：绝缘和护套材料的阻燃性是防止火灾沿缆线蔓延的关键。需进行单根垂直燃烧、成束燃烧等试验。
电工电子产品：设备外壳、电路板基材、绝缘部件等需通过灼热丝、针焰、水平垂直燃烧等试验，确保故障时不起火或限制火势。
轨道交通：机车车辆内部装饰材料、座椅面料、线缆等必须满足严格的燃烧性能要求（如燃烧速率、热释放、烟密度等综合评估），其中不延燃是基础要求。
建筑材料与装饰材料：墙面、天花板、地板覆盖物及保温材料需满足建筑防火规范，不延燃性（如GB 8624中的B1级难燃材料要求）是核心指标之一。
纺织品与防护服：特别是用于公共场所的窗帘、帷幕及特种工业防护服，需要评估其阻燃性能，常用垂直燃烧和极限氧指数法。
汽车内饰：座椅面料、顶棚、门板等非金属材料需满足特定的燃烧速率要求。

三、检测标准与规范

国内外已建立系统化的不延燃性测试标准体系，主要分为材料通用标准和行业专用标准。

国际标准 (IEC/ISO系列)：
- IEC 60695系列：电工电子产品着火危险评估的权威标准体系。其中，IEC 60695-11-10和-11-20规定了垂直和水平燃烧试验方法；IEC 60695-2-10至-2-13规定了灼热丝试验方法；IEC 60695-11-5规定了针焰试验方法。
- ISO 4589-2：塑料氧指数测定第2部分：室温试验。
- IEC 60332系列：电线电缆在火焰条件下的燃烧试验标准，涵盖单根和成束电缆的垂直燃烧测试。
中国国家标准 (GB系列)：
- GB/T 2408：塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法。等同于IEC 60695-11-10。
- GB/T 5169系列：电工电子产品着火危险试验系列标准，与IEC 60695系列等同或修改采用。
- GB/T 5454：纺织品燃烧性能试验氧指数法。
- GB/T 18380系列：电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验系列标准，等同采用IEC 60332系列。
- GB 8624：建筑材料及制品燃烧性能分级，其中包含多项燃烧测试（如SBI单体燃烧试验），不延燃性是基础。
行业专用标准：
- UL 94：美国保险商实验室制定的塑料材料易燃性安全标准，是全球广泛认可的垂直/水平燃烧分级标准。
- DIN 5510-2 / EN 45545-2：分别是德国和欧洲的轨道交通车辆材料防火标准，对材料的燃烧性、发烟性、毒性有综合要求。
- FMVSS 302：美国联邦机动车安全标准，针对汽车内饰材料的燃烧特性。

四、检测仪器与设备功能

专业的试验仪器是保证测试结果准确性和可重复性的基础。

垂直/水平燃烧试验仪：
- 组成：包括密封试验箱、试样夹持装置、精密流量计控制的甲烷或天然气本生灯、自动点火与计时系统、下方铺棉盘。
- 功能：提供标准化的火焰施加与试样环境，自动记录施加时间，并通过观察窗和计时器人工或自动判定燃烧时间与行为。
氧指数测定仪：
- 组成：由耐热玻璃燃烧筒、试样夹、气体混合与流量控制系统、高精度氧浓度分析仪、点火器组成。
- 功能：精确配制和稳定控制氮氧混合气体流量，实时监测并显示筒内氧浓度，提供初始点火和判断“持续燃烧”的标准化操作界面。
灼热丝试验仪：
- 组成：核心为可精确控温至±10℃以内的电加热灼热丝组件，配有试样施加装置、规定压力的施力机构、计时器及铺底层。
- 功能：能将灼热丝快速、准确地加热并维持在设定温度（如750℃或850℃），以可重复的力度和接触时间对试样进行试验。
针焰试验仪：
- 组成：包括产生标准小火焰的燃烧器、试样架、可控制火焰施加时间和位置的移动装置、以及铺底层和背景标志线。
- 功能：产生并维持符合尺寸要求的稳定针状火焰，并可按标准要求精确地对试样施加火焰。