本文概述了紡織品傳統(tǒng)燃燒性能的測試方法及標(biāo)準(zhǔn)、表征指標(biāo)以及在燃燒火災(zāi)危險(xiǎn)性評估中的局限性，zhong點(diǎn)詳述了錐形量熱儀的測量原理、燃燒特性表征，對錐形量熱儀在紡織品燃燒特性測試評價(jià)中的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行研究。

目前，紡織品傳統(tǒng)燃燒性能試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)主要集中在測試紡織品的易點(diǎn)燃性以及點(diǎn)燃以后燃燒的速度、樣品的破壞程度等，屬于小型試驗(yàn)，其試驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)火災(zāi)相差較大，試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)不能很好表征其在火災(zāi)中所能造成的危險(xiǎn)性，不能作為評價(jià)紡織品在真實(shí)火災(zāi)中燃燒的依據(jù)，更不能反映人體在火災(zāi)中由于紡織品燃燒受到的傷害，如熱浪傷害(熱釋放)、煙氣使人窒息(煙氣釋放)、中毒(煙氣毒性)等，不能反映在實(shí)際火災(zāi)中由于紡織品的燃燒所造成的對環(huán)境的損害。

為了真實(shí)客觀地評價(jià)火災(zāi)中材料的燃燒特性，1982年Babrauskas等人開發(fā)設(shè)計(jì)了錐形量熱儀(ConeCalorimeter，簡稱CONE)。在錐形量熱儀試驗(yàn)中，材料的燃燒環(huán)境與真實(shí)火災(zāi)環(huán)境相似，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)與大型燃燒試驗(yàn)結(jié)果之間存在很好的相關(guān)性，在表征紡織品的燃燒特性、評價(jià)紡織品存在的火災(zāi)危險(xiǎn)性方面具有重要意義。

錐形量熱儀基于氧氣消耗原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，用來測量紡織品燃燒時(shí)的熱釋放速率、引燃時(shí)間、質(zhì)量損失速率、有效燃燒熱、煙氣釋放速率、有害氣體含量等，這些參數(shù)對于分析紡織品的綜合燃燒特性，客觀評價(jià)預(yù)測紡織品在真實(shí)火災(zāi)中的燃燒行為和危害十分有用。錐形量熱儀是表征紡織品火災(zāi)環(huán)境燃燒特性的較為理想的試驗(yàn)儀器。

1、傳統(tǒng)燃燒測試方法

1.1表征指標(biāo)

目前，紡織品的傳統(tǒng)燃燒性能測試方法主要包括45°法、垂直法、水平法、燃燒片劑法、氧指數(shù)法等。表征指標(biāo)主要包括：引燃時(shí)間、續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間、火焰蔓延時(shí)間、損毀長度、火焰蔓延距離、火焰蔓延速率、燃燒速度、極限氧指數(shù)等，這些指標(biāo)主要反映了紡織品在試驗(yàn)條件下燃燒的快慢程度、樣品的損壞程度、容易被火焰點(diǎn)燃的程度等。

1.2局限性

燃燒試驗(yàn)涉及到環(huán)境、熱量、氧氣等多種因素，且這些因素在真實(shí)火災(zāi)中是動(dòng)態(tài)的，因此燃燒試驗(yàn)非常復(fù)雜。紡織品傳統(tǒng)燃燒性能試驗(yàn)方法所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一定局限性，不能模擬紡織品在真實(shí)火災(zāi)中的燃燒行為，不能用于評估大型火災(zāi)火情危險(xiǎn)性及可能造成的哪種危害，只能用于一定試驗(yàn)條件下，比較不同紡織材料及其制品的阻燃性能。

2、錐形量熱儀法

2.1錐形量熱儀

錐形量熱儀是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種燃燒測試裝置，能模擬真實(shí)燃燒時(shí)的各種參數(shù)，可以測量材料燃燒時(shí)的熱釋放速率。此外，它還可以測量紡織品的點(diǎn)燃時(shí)間、質(zhì)量損失速率、煙氣釋放速率、有效燃燒熱、有害氣體含量等參數(shù)，這些表征指標(biāo)可以綜合評價(jià)紡織品的燃燒特性。

2.2表征指標(biāo)

紡織品通過錐形量熱儀試驗(yàn)，可以得到的燃燒數(shù)據(jù)主要包括熱量釋放指標(biāo)、煙氣釋放指標(biāo)、毒害物質(zhì)指標(biāo)、引燃時(shí)間等，這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)在紡織品阻燃性能研究評價(jià)以及紡織品所造成的火災(zāi)危險(xiǎn)性方面應(yīng)用廣泛，具有重要意義。

2.2.1熱釋放性指標(biāo)

紡織品從燃燒開始就釋放出熱量，同時(shí)氣相、液相和固相物質(zhì)等的溫度升高，燃燒持續(xù)，在這一階段，Z重要的是材料的燃燒熱量釋放，一般來說，紡織品燃燒時(shí)釋放的熱量越多，熱量釋放速度越快，火災(zāi)的危險(xiǎn)性越大。

常用的熱釋放性表征指標(biāo)主要包括熱釋放速率、有效燃燒熱、總釋放熱量。紡織品的熱釋放速率(HRR)是指在設(shè)定的入射熱流強(qiáng)度下，單位面積紡織品燃燒所釋放熱量的速率，其Zda值為熱釋放速率峰值(pkHRR)，表征的是紡織品燃燒過程中的Zda熱釋放程度。HRR和pkHRR越大，紡織品燃燒時(shí)釋放的熱量越大，造成的火災(zāi)危險(xiǎn)程度就越高。

采用錐形量熱儀還可以測量出紡織品在燃燒過程中的熱釋放速率隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。而總釋放熱是指在設(shè)定的入射熱流強(qiáng)度下，紡織品從點(diǎn)燃到火焰熄滅為止所釋放熱量的總和。有效燃燒熱表示在燃燒過程中的某個(gè)時(shí)刻，熱釋放速率和質(zhì)量損失速率之比，反映的是燃燒中揮發(fā)性氣體在火焰中的燃燒程度，可用于分析阻燃紡織品的阻燃機(jī)理。

2.2.2煙氣釋放指標(biāo)

煙氣釋放指標(biāo)主要包括生煙速率和總生煙量等。錐形量熱儀采用比消光面積來表示紡織品燃燒時(shí)的煙氣釋放。一般火災(zāi)煙氣中顆粒物直徑為幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米，而可見光波長在0.4～0.7微米，煙氣顆粒物對可見光有遮蔽作用，煙氣的釋放會(huì)大大降低火災(zāi)現(xiàn)場的能見度，使人們產(chǎn)生恐慌心理，不能合理逃離火場，增大了火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

2.2.3毒害物質(zhì)

根據(jù)各類火災(zāi)資料統(tǒng)計(jì)，紡織品燃燒產(chǎn)生的煙霧毒害物質(zhì)，其危害性常比燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰和熱量更為嚴(yán)重，是火災(zāi)中導(dǎo)致人類死亡的主要因素之一。錐形量熱儀可以采用附加設(shè)備采集煙氣進(jìn)行毒害物質(zhì)分析。紡織品燃燒時(shí)釋放出的煙氣中，含有一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、各種氮氧化物、含碳無機(jī)物等毒害物質(zhì)，這些氣體一旦被人體吸入，危害極大。

2.2.4其他指標(biāo)

其他指標(biāo)包括質(zhì)量損失速率、引燃時(shí)間等。其中質(zhì)量損失速率是紡織品在燃燒過程中質(zhì)量隨時(shí)間的變化率，主要反映樣品在一定輻射熱流強(qiáng)度下熱裂解速度，同時(shí)可以得到樣品的質(zhì)量損失曲線，了解不同時(shí)刻樣品的殘余物質(zhì)量，用于材料裂解行為分析。引燃時(shí)間則是在設(shè)定的輻射熱流強(qiáng)度下，紡織品表面受熱到出現(xiàn)火焰燃燒所用時(shí)間，用于表征紡織品容易被點(diǎn)燃的程度。

3、結(jié)語

基于錐形量熱儀表征測試紡織品的燃燒特性，可以從點(diǎn)燃性能、熱釋放速率、總釋放熱、單位時(shí)間生煙量、總生煙量、煙氣毒性分析等方面進(jìn)行分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于紡織品阻燃整理測試表征和評價(jià)，進(jìn)行紡織品阻燃整理機(jī)理研究；可用于評估紡織品造成的火災(zāi)危害程度。加強(qiáng)錐形量熱儀試驗(yàn)方法在紡織品燃燒特性的應(yīng)用研究，可以進(jìn)一步完善紡織品燃燒性能的測試表征手段。錐形量熱儀在紡織品阻燃整理機(jī)理、燃燒危險(xiǎn)性等級、燃燒類型研究等方面具有重要意義。