CONE(锥形量热仪)法在塑料燃烧性能综合评估中的应用研究
CONE(锥形量热仪)法在塑料燃烧性能综合评估中的应用研究
CONE（锥形量热仪）法在塑料燃烧性能综合评估中的应用研究【摘要】本文介绍了塑料的燃烧性能及其常规测试方法，新型测定聚合物燃烧热性能仪器——锥形量热仪在评定聚合物燃烧性能中的应用，并提出了全面对燃烧性能进行综合评估的新型方法，从而为塑料的正确选型提供了一定的依据【关键词】塑料锥形量热仪层次分析法燃烧性能综合评估聚氯乙烯高抗冲聚苯乙烯1.前言目前，塑料的应用领域已经遍及工农业生产和人民生活的各个领域。
据统计，1999年全球五种主要热塑性塑料的总产量已近1.1亿吨[1]，而三大合成材料(塑料，合成纤维，合成橡胶)中塑料占2/3以上的比例。
然而，作为一种高聚物，塑料燃烧迅速并释放出大量的热和有毒烟气，在火灾中暴露出较大的危害性，所以，对塑料的燃烧性能进行全面综合的评估以及正确选型就显得日益重要。
2．塑料的燃烧性能及其常用测定方法2.1塑料的燃烧性能塑料燃烧的主要过程可表示如下：热源(热量反馈)图1 塑料燃烧过程示意图通常塑料在火灾中的燃烧性能主要包括以下几个方面：⑴引燃性引燃性是指材料被引燃的难易程度，是燃烧的初始阶段。
材料在热作用下被引燃时，是热流和时间共同作用的结果。
⑵火焰传播性火焰传播性是指火焰沿材料表面蔓延发展的程度。
其决定因素关键是材料表面有可燃性气体产生，或在材料内部能形成可燃性气体但能逸至材料表面。
火焰传播速度越大，则越易使火灾波及附近的可燃物而使火灾扩大。
⑶释热性由表1［2］中给出的几种塑料的燃烧热值可以看出，塑料燃烧通常能释放出大量的热。
释热性影响着火灾环境温度和火灾传播速度，释热越大的物质，其危险性程度越高，反之越低。
名称 聚苯乙烯 聚乙烯聚氯乙稀 赛璐珞聚酰胺 酚醛树脂燃烧热40.18 45.88 18.05-28.0317.30 30.84 13.47 (KJ/g)表1 几种常见塑料的燃烧热值⑷生烟性烟气的生成不仅大大降低了火场的可见度，影响着人员疏散和救援工作的开展，而且烟气本身的窒息性直接威胁着人身安全。
用CONE研究阻燃PET的阻燃和烟释放
用CONE研究阻燃PET的阻燃和烟释放
牛明军;李新法;陈金周;许少波
【期刊名称】《高分子材料科学与工程》
【年(卷),期】2002(18)6
【摘要】利用锥型量热仪 ( CONE)在 5 0 k W/ m2的热辐照条件下 ,研究了纯PET和阻燃 PET的阻燃和烟释放。
通过对获得的质量损失速率 ( MLR)、最大热释放速率 ( pk- H RR)、总热释放 ( TH R)、有效平均燃烧热 ( av- EH C)、平均烟比率 ( av- SR)、平均比消光面积 ( av- SEA)及 CO、CO2 释放量的分析表明 ,阻燃PET的 pk- H RR、TH R和 av- EH C等比纯 PET有明显的降低。
【总页数】3页(P202-204)
【关键词】CONE;研究;PET;阻燃;聚对苯二甲酸乙二醇酯;热释放;烟释放
【作者】牛明军;李新法;陈金周;许少波
【作者单位】郑州大学材料工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323.41
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基于CONE和MCC的典型电缆燃烧性能研究
基于CONE和MCC的典型电缆燃烧性能研究付强;张和平;龚伦伦;黄冬梅【摘要】This paper presents an experimental study of the burning behavior of representative cables by using the CONE calo- rimeter and the Microscale Combustion calorimeter. Test results have shown that there are some underlying relations on the burning behavior among cables with different shelter materials. Cables with the same shelter materials but with different struc- tures and models showed similar ignition times, first-peak heat release rates and corresponding times. As compared to YC ca ble, PVC cable and retardant PVC cable, the cable with inorganic flame retardant of Polyolefin can effectively reduce Peak- Heat release rate （PHRR） and the release rates of CO and CO2. There is some correlation between the test data of the two cal- orimeters. Microscale Combustion calorimeter test data can forecast well the first combustion phase in the CONE calorimeter.%采用锥形量热仪和微燃烧量热仪对四类不同护套材料的八种电缆样品进行燃烧性能分析,研究结果表明：电缆燃烧热释放过程不仅与护套、绝缘的材料密切相关,也与电缆结构密不可分;对于护套材料相同而大小或结构不同的电缆点燃时间和到达第一个峰值的时间以及第一个峰值最大热释放速率基本一致;聚烯烃无机阻燃材料电缆能够有效降低热释放速率峰值,CO2、CO释放量也明显低于橡胶电缆、普通PVC电缆和阻燃PVC电缆;微燃烧量热仪和锥形量热仪实验数据存在一定的相关性,微燃烧量热仪实验数据可以对电缆锥形量热仪实验的第一燃烧阶段燃烧行为进行预测。
锥形量热仪法研究APP、磷酸铵处理木塑复合材料的阻燃性能
２ ． １ Ａ Ｐ Ｐ 及磷酸铵对木塑复合材料热释放速率 （ Ｈ Ｒ Ｒ ） 的影响 热释放速率是指在预设 的加热器热辐射热流强度下 ， 样 品点燃后 单位面积上释放热量的速率 ． 单位为 ｋ ｗ ／ ｍ ￣ 。研究结果见 图 １ 。 由图 １ 可见 ． 经过阻燃处理 的木塑复合材料 的热释放速率 明显降 低． 原因为 Ａ Ｐ Ｐ 与磷酸铵分解抑制 了可燃组分的挥 发 ； Ａ Ｐ Ｐ 、 磷 酸铵分 解后产生惰性气体 ， 稀释 了氧 气 ， 使火焰不稳定 ， 同时 Ａ Ｐ Ｐ 、 磷酸 铵分 解产生磷氧化物． 可能对 固相进行 阻燃 。 点燃后热释放速率迅速提高 ， Ｈ Ｒ Ｒ曲线 出现尖峰（ ９ ｏ ｓ １ ． 未经阻燃 处理试样 ｌ 的瞬时热释放速 率达 该 方 法 的 又 一 突 出 的优 点 到３ ０ ７ ｋ Ｗ ／ ｍ ￣ Ａ Ｐ Ｐ与磷酸铵 的加入 ． 峰值时间段 的第 一放 热峰与第 本文主要就 Ａ Ｐ Ｐ 、 磷酸铵 处理的木塑复合材料 ． 利用锥形量热仪 二放热峰逐渐分离 。这是燃烧成炭所特有的峰形 。 这种 现象被认为是 对其阻燃后的木塑复合材料燃烧性能进行评价 ． 进一 步探讨 阻燃剂种 燃烧 时材料炭化形成炭层 ． 减 弱了热量向材料 内层 的传递 ＾ ， 目、 以及阻隔 邑 圃 类对燃烧性能的影 响。具体研究 的阻燃配方见表 １ ， 按表 １ 配方制得 了一部分挥发物进入燃烧 区的结果 ． 使热释放速率在最初的第一个峰 的木塑复合材料试样 １ 、 ２ 、 ３ 和４ 进行锥形量热仪分析 ， 结果见表 １ 。 ｜ ； 姗 ０ 值后趋 于下 降 添加 了 Ａ Ｐ Ｐ与磷酸铵的试样使第二放 热峰的峰值时 ∞ １ 实 验 部 分 间缩短 ， 峰值降低 ． 总体上趋于平缓［ ６ １ 。 Ａ Ｐ Ｐ 、 磷酸铵显著影响了木粉 的 燃烧 行为 ． 而对 于 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ的作用不明显 ： 木粉与 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ的燃烧过程可 １ ． １ 主要原料与试剂 能是独立进行的 。 Ａ Ｐ Ｐ与磷酸铵 的阻燃作用可能 主要是通过改变木粉 杉木粉 ： ６ Ｏ目， 浙江省临安市 明珠木粉厂 ： 的 热解 途 径 而 实 现 的 口 高密度聚乙烯（ Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ ） ： ５ ０ ０ ０ Ｓ ， 中国石化扬子石油化工有 限公司 ： 由图 １ 还可见 ． 磷酸铵处理的木塑复合材料虽然最大热释放速率 聚磷酸 铵（ Ａ Ｐ Ｐ ） ： 摩尔质量＞ １ ０ ０ ０ ｇ ／ ｍ ｏ １ ． 杭州捷尔思 阻燃化 工有 与Ａ Ｐ Ｐ 相 当． 但随着时间的延长 ． 平均热释放速率明显 比 Ａ Ｐ Ｐ 处理 的 限公 司： 木塑复合材料要高 ， 因此 ， 相 比较 而言 。 Ａ Ｐ Ｐ降低木塑 复合材料 Ｈ Ｒ Ｒ 磷酸铵 ： 武汉华创化工有 限公司 的效果要优于磷酸铵 １ ． ２ 主要仪器与设备 转矩流 变仪 ： Ｘ Ｓ Ｓ 一 ３ ０ ０ 。 上海科创橡塑机械设 备有 限公司 ： Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ锥形量热仪 （ Ｃ Ｏ Ｎ Ｅ ） ， 英国Ｆ Ｔ Ｉ － Ｉ ＇ 公 司。 １ － ３ 以磷酸铵为主要阻燃剂制备 阻燃木塑复合材料的工艺方法 １ ） 阻燃木粉的制备 ： 先称取磷 酸铵溶解于水 中． 然后将 木粉浸渍 在 磷酸铵 的水溶液 中 ，浸渍 ｌ ｏ ｂ 后． 放在 １ ｏ ｏ ℃鼓风 干燥箱 中干燥 ｌ Ｏ ｈ 。 制得 阻燃木粉 ２ ） 阻燃 木塑 复合材料 的制备 ： 将 阻燃木粉 ， 阻燃 Ｐ Ｅ与 马来酸酐 接枝 聚乙烯 （ 接枝率为 Ｏ ． ６ ％） 等， 在容器 中初 步混合后加入 转矩流变 仪混合器中 ， 于１ ６ ０ ％熔融混炼均 匀 ， 然后冷却破碎 ． 制得破碎料 。 将破 碎料加人模 压机 中模压 ． 制得阻燃木塑复合材料试样 １ ． ４ 阻燃 ＷＰ Ｃ 锥形量热仪 （ Ｃ Ｏ Ｎ Ｅ ） 分析 ０ ２０ ０ ４ ００ ６０ ０ ８ ００ 阻燃性能试验参照 Ｉ Ｓ Ｏ ５ ６ ０ ０ 标准 ． 采用 Ｆ Ｔ Ｔ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ锥形量热仪 进行测试 。采用 的热辐射流量为 ５ ０ ｋ Ｗ ／ ｍ ： ， 所对应的温度为 ６ ７ ５ ｏ Ｃ 。 图 １ 不同阻燃体 系木塑复合材料的 Ｈ ＲＲ曲线 表 １ 阻燃配方
聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法
聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法有机聚合物材料是一种新兴而广泛使用的材料,但由于其内在易燃性,使使用场所的火灾危险性大大增加。
因此,如何正确评价其在实际火情条件下的燃烧与阻燃性能已成为一项迫在眉捷的首要问题。
锥形量热仪( CON E)是美国国家科学技术研究所( N IST)的Babra uskas于1982年提出的。
它是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪,氧消耗原理是指每消耗1 g的氧,材料在燃烧中所释放出的热量是13. 1 kJ(误差为5% 或更好) ,且受燃料类型和是否发生完全燃烧影响很小。
只要能精确地测定出材料在燃烧时消耗的氧量就可以获得准确的热释放速率。
不热辐射强度下的热释放速率( HRR )是CON E给出的最重要的参数之一,同时还能给出其它许多参数。
它们可从不同角度评价聚合物材料的燃烧性和阻燃性。
不同于以往的传统实验室型评价方法(如: 极限氧指数LOI, NBS烟箱等) , CON E的实验结果与大型燃烧实验结果之间存在很好的相关性[2 ]。
以往为了正确评价建筑材料、装饰材料和电线电缆等必须进行大型燃烧实验,浪费了大量的物力和财力。
近年来,由于CON E的出现使评价工作大为改观。
有利的促进了研究和评价工作的进展,并制定了相应的实验标准,如: ASTM E1354- 90 和90A 和ISODIS 5660 /90。
CON E可望在评价聚合物材料燃烧性和阻燃性上代替或部分代替大型燃烧实验,并能进行阻燃机理及烟等方面的研究工作。
1、锥形量热仪可模拟多种火情强度,测定聚合物材料的热释放速率等燃烧参数的CON E由六部分组成: ( 1)截断锥形加热器和有关控制电路; ( 2)通风橱和有关设备; ( 3)天平及试样架; ( 4)氧气和气体分析仪表; ( 5)烟测量系统; ( 6)有关的辅助设备。
该仪器具有较宽的热辐射功率范围( 10 kW /m2～110 kW /m2)。
锥形量热仪的工作原理及应用
到火焰熄灭为止所释放热量的总和 ,即
t
THR = ∫HRR ,单位为 MJ / m2 。
t =0
end
将 HRR 与 THR 结合起来 , 可以更好地评价材料 的燃烧性和阻燃性 , 对火灾研究具有更为客观 、 全面 的指导作用 。 313 质量损失速率 ( Ma ss Lo ss Rate ,简称 MLR)
HRR 是指在预置的入射热流强度下 ,材料被点燃
后 ,单位面积的热量释放速率 ,即
・
q 1 ΔHC q″ = = × 1 . 10 ×c A A r0
・
ΔP
Te
x02 - xO2
0
1 . 105 - 1 . 502
( 6)
HRR 是表征火灾强度的最重要性能参数 ,单位为 kW/ m2 ; HRR 的 最 大 值 为 热 释 放 速 率 峰 值 ( Peak of HHR ,简称 pkHRR) ,pkHRR 的大小表征了材料燃烧时
王庆国 张军 张峰
( 青岛科技大学高分子科学与工程学院 青岛 266042)
E2mail :qgwang @263. sina. com
摘 要 锥形量热仪是当前能够表征材料燃烧性能的最为理想的试验仪器 ,它的试验环境同火灾材料的真实燃 烧环境接近 ,所得试验数据能够评价材料在火灾中的燃烧行为 。本文介绍了锥形量热仪的结构 、 工作原理和应用 ,并 就燃烧性能在材料评价 、 材料设计和火灾预防等方面的重要意义作了阐述 。 关键词 锥形量热仪 ; 氧耗原理 ; 燃烧性能 中图分类号 TH89
作者简介 : 王庆国 ,男 ,1971 年生 ,讲师 ,山东莒南人 ,现主要从事高聚物材料阻燃和火灾中高聚物材料燃烧行为研究 。
锥形热量仪的原理及应用
锥形热量仪的原理及应用1. 引言锥形热量仪（Cone Calorimeter）是一种广泛应用于材料燃烧性能测试的实验设备。
本文将介绍锥形热量仪的原理及其在材料燃烧性能测试中的应用。
2. 原理锥形热量仪是一种利用辐射热传导原理测量材料燃烧性能的设备。
其工作原理如下：•在实验中将待测材料置于锥形加热源上方，在一定的热辐射条件下进行加热。
•待测材料受热后开始燃烧，产生烟气和火焰。
•烟气和火焰中的能量通过辐射、对流和导热等方式传递给锥形加热源。
•锥形加热源通过测量传递到其上的能量来计算材料的燃烧特性和热释放率。
3. 应用锥形热量仪在材料燃烧性能测试中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 材料燃烧特性评估锥形热量仪可以用于评估材料的燃烧特性，包括：•燃烧时间：锥形热量仪可以测量材料的燃烧时间，即材料从开始燃烧到完全燃尽所需的时间。
•热释放率：通过测量锥形加热源上的能量，锥形热量仪可以计算出材料的热释放率，用于评估材料的火灾危险性。
•烟气产生速率：锥形热量仪还可以测量材料燃烧过程中产生的烟气的产生速率，用于评估材料的烟雾毒性。
3.2 材料燃烧性能改进锥形热量仪可以用于评估不同材料的燃烧性能，从而指导材料的设计和改进。
通过对比不同材料燃烧过程中的热释放率、烟气产生速率等参数，可以选择具有较低火灾危险性和烟雾毒性的材料进行应用。
3.3 材料阻燃剂评估锥形热量仪可以用于评估材料阻燃剂的效果。
通过在待测材料中添加不同类型和含量的阻燃剂，可以比较其对燃烧特性的影响，从而选择最佳的阻燃剂组合。
3.4 构建火灾模型锥形热量仪产生的数据可以用于构建火灾模型，模拟材料在火灾中的燃烧过程。
通过模型的建立，可以预测火灾发展过程、烟气扩散路径等，为火灾防控提供科学依据。
4. 结论锥形热量仪是一种用于评估材料燃烧性能的重要实验设备。
通过测量材料燃烧过程中的热释放率、烟气产生速率等参数，可以评估材料的燃烧特性和火灾危险性，指导材料的设计和改进。
锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用
锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用1、锥形量热仪概述表征材料燃烧性能的试验方法较多，如氧指数(LOI)法、UL标准中的水平燃烧、垂直燃烧法及NBS烟箱法等。
它们多是传统的小型试验方法，试验操作环境与真实火灾相差较大，试验获得的数据也只能用于一定试验条件下材料间燃烧性能的相对比较，不能作为评价材料在真实火灾中行为的依据。
目前，被公认为是测量材料对火反应特性或燃烧特性的最好技术手段是锥形量热仪（CONE），它可以实现多种火灾相关参数的测量。
它的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧测试结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能，是新一代的聚合物材料燃烧性能测定仪。
锥形量热仪（CONE）是美国国家标准与技术研究院于1982年研制的，经过20多年的不断改进和完善，锥形量热仪已经成为研究材料燃烧性能最重要的实验仪器之一，已被多个国家、地区及国际标准组织应用于建筑材料、高分子材料、复合材料、木材制品以及电缆等领域。
锥形量热仪（CONE）是采用氧消耗原理设计的测定材料燃烧放热的仪器，可以完成材料的热释放速率、质量损失速率、样品点燃时间、CO和CO2生成率、比消光面积、烟灰质量取样、有效燃烧热等参数的测量。
CONE的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧试验结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能，在评价材料、材料设计和火灾预防等方面具有重要的参考价值。
经不断研制和改进，CONE现在已成为研究火灾和评定材料燃烧性能的理想试验仪器。
国际标准组织(ISO)及美国、英国等国家已制定出应用CONE测定各种材料燃烧性能参数的标准，另外一些国家和地区，如瑞典等也正在积极地制定相应的使用标准。
以CONE为试验仪器，我国已参照ISO非等效地制定了有关燃烧标准。
但由于众多方面的原因，此标准并没有真正在我国得到推广应用。
可以相信，随着我国工业的不断发展和对材料阻燃性能的需要，CONE必定会在我国的材料阻燃和火灾预防等领域起到越来越重要的作用。
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CONE（锥形量热仪）法在塑料燃烧性能综合评估中的应用研究【摘要】本文介绍了塑料的燃烧性能及其常规测试方法，新型测定聚合物燃烧热性能仪器——锥形量热仪在评定聚合物燃烧性能中的应用，并提出了全面对燃烧性能进行综合评估的新型方法，从而为塑料的正确选型提供了一定的依据【关键词】塑料锥形量热仪层次分析法燃烧性能综合评估聚氯乙烯高抗冲聚苯乙烯1.前言目前，塑料的应用领域已经遍及工农业生产和人民生活的各个领域。
据统计，1999年全球五种主要热塑性塑料的总产量已近1.1亿吨[1]，而三大合成材料(塑料，合成纤维，合成橡胶)中塑料占2/3以上的比例。
然而，作为一种高聚物，塑料燃烧迅速并释放出大量的热和有毒烟气，在火灾中暴露出较大的危害性，所以，对塑料的燃烧性能进行全面综合的评估以及正确选型就显得日益重要。
2．塑料的燃烧性能及其常用测定方法2.1塑料的燃烧性能塑料燃烧的主要过程可表示如下：热源(热量反馈)图1 塑料燃烧过程示意图通常塑料在火灾中的燃烧性能主要包括以下几个方面：⑴引燃性引燃性是指材料被引燃的难易程度，是燃烧的初始阶段。
材料在热作用下被引燃时，是热流和时间共同作用的结果。
⑵火焰传播性火焰传播性是指火焰沿材料表面蔓延发展的程度。
其决定因素关键是材料表面有可燃性气体产生，或在材料内部能形成可燃性气体但能逸至材料表面。
火焰传播速度越大，则越易使火灾波及附近的可燃物而使火灾扩大。
⑶释热性由表1［2］中给出的几种塑料的燃烧热值可以看出，塑料燃烧通常能释放出大量的热。
释热性影响着火灾环境温度和火灾传播速度，释热越大的物质，其危险性程度越高，反之越低。
名称 聚苯乙烯 聚乙烯聚氯乙稀 赛璐珞聚酰胺 酚醛树脂燃烧热40.18 45.88 18.05-28.0317.30 30.84 13.47 (KJ/g)表1 几种常见塑料的燃烧热值⑷生烟性烟气的生成不仅大大降低了火场的可见度，影响着人员疏散和救援工作的开展，而且烟气本身的窒息性直接威胁着人身安全。
⑸有毒性火灾中释放的有毒气体是导致大量人员伤亡的罪魁祸首。
常用塑料均能释放出大量的有毒气体，如HCL和CO等均危害性较大。
表2[2]列出了常见塑料燃烧产生的有毒性产物。
物质名称 燃烧时物质燃烧时生成底有毒气体聚苯乙烯 CO, CO2, CH3CHO,苯,甲苯聚氯乙稀 CO, CO2,HCl,CO C l2, Cl2尼龙 CO, CO2,NH3,XCN(氰化物),CH3CHO酚醛树脂 CO,NH3,XCN三聚氢胺-酚醛树脂CO,NH3,XCN环氧树脂 CO, CO2,丙醛表2 常见塑料燃烧产生的有毒产物⑹耐燃性耐燃性表征的是材料对火的阻力。
其它条件都相同时，对 火阻力大的物质比对火阻力小的物质能提供对自身更好的保护。
正是由于常用塑料在火灾中危害较大，所以，人们更多采用的是经阻燃处理的塑料,但阻燃剂的加入并不是意味着燃烧性能的全面改善，因此，本文利用锥形量热仪研究普通塑料以及阻燃塑料的燃烧性能。
2.2塑料燃烧性能的常用测试方法塑料燃烧性能的常用测试方法如表1：表3 塑料燃烧性能常用测试方法传统的测试方法存在着一定的不足之处，如氧指数法设备简单,操作方便,利于半定量比较，但实验结果与实际情况有偏差，不能反映真实火灾条件下材料的燃烧行为；UL 94可燃性实验在材料抗燃性研究方面具有权威性，但受实验条件等因素影响较大，测试参数单一，结果不能定量化[3]。
美国国家科学技术研究所（NIST）的Babrauskas提出的新一代聚合物材料燃烧测定仪——锥形量热仪测得的实验结果则与大型燃烧实验结果存在着很好的相关性。
本文正是应用锥形量热仪测定塑料燃烧性能各参数，从而进行综合评估的。
3。
实验部分3.1原料聚氯乙烯塑料（PVC） 广东金发科技公司类型PVC-KFW-20 PVC-KFW-08 PVC-QZ05PVC-KJ PVC-JT PVC-EX高抗冲聚苯乙烯塑料（HIPS） 广东金发科技公司类型 FRHIPS-8002 FRHIPSV-0117 HIPS-J250T FRHIPSV-0 HIPS-492JHJ3.2实验仪器锥形量热仪（Cone Calorimeter） 英国PL公司的FTT锥形量热仪，它是以氧消耗原理为基础来进行测定的，即对于有机燃料的火焰每消耗1g的氧，材料燃烧中放出的热为13.1KJ（准确度高于5%）。
其构造如下图所示：1-烟密度测量；2-温度、压力测量；3-soot取样4-排烟管；5-集烟罩；6-锥形加热器；7-电火花发生器8-试件；9-电子秤；10-气体取样；11-soot滤纸；12-风扇图2 锥形量热仪示意图3.3实验标准 依据ISO5660标准3.4实验方法将试样加工成规格为100mm*100mm*10mm，用铝箔包裹底部和边缘后水平放置，并用不锈钢铁丝网保护以防止弯曲和膨胀。
在锥形量热仪35km/m2和50km/m2的热辐照功率下分别进行测定，用锥形量热仪专用软件和EXCEL软件进行数据处理和分析。
4． 锥形量热仪在综合评价塑料燃烧性能中的应用4.1塑料燃烧火灾危险性的评价方法锥形量热仪可测定多种燃烧性能参数，其各参数意义如下：HRR热释放速率是指单位面积样品释放热量的速率，单位为kw/m2，其峰值PkHRR为最大释热速率，HRR和PkHRR越大，聚合物表面热裂解加快从而加速火焰传播，则火灾危险性越大；THR总释热量是单位面积材料总共放出的热量，单位为MJ/m2,THR越大，火灾危险性越大；EHC有效燃烧热是某时刻热释放量与质量损失量之比，单位为MJ/kg,它反映的是气体在气相火焰中的燃烧程度，EHC越大，火险性越大；TTI点燃时间是材料表面有发光火焰时的时间，TTI越小，火险性越大；SEA比消光面积，单位为m2/kg，反映的是烟气密度，SEA越大，火险性越大；MLR质量损失速率是燃烧时质量损失的变化速度，单位为g/s,它反映了材料的热裂解速度；CO和CO2生成量反映的是生成烟气毒性的大小[4]；在实际中，锥形量热仪测得材料的各参数往往呈现出不同甚至相背离的变化趋势。
例如，在图3中经阻燃处理的聚丙烯PP 虽然释热性明显降低，但TTI反而有所提前，由28s提前至15s［5］。
可见，用单一参数评价材料的燃烧性能是不可行的。
图3 聚丙烯塑料锥形量热仪测定参数比较 因此，研究者们常用PkHRR/TTI评价聚合物材料的潜在危险性。
Petrella R.V又提出将THR和PkHRR/TTI结合起来全面评价其燃烧危险性，从而将外部热辐射量、通风速度、破坏程度等因素和内部的能量因素结合了起来，获得了较好的相关性，已成为评价聚合物火灾危险性的公认方法。
但是由于在实际火灾中，导致大量人员伤亡的主要原因是有毒烟气的产生，而以上评估方法仍未考虑到有毒烟气的生成因素，因而以上评价仍是不全面、存在偏差的。
如下图是实验中一种经新型纳米蒙脱土复合材料处理的PBT塑料锥形量热仪测得的各参数变化曲线：与时间变化曲线图4 阻燃PBT塑料HRR图5 阻燃PBT塑料SEA可见，经阻燃处理的PBT的点燃时间延迟了13秒，释热速率峰值降低了9%（由716kw/m2变化至649kw/m2），但烟密度、CO和CO2生成量却有所升高，各燃烧性能表征参数表现出了明显的不一致性，充分说明了P kHRR/TTI与THR结合评价火灾危险性仍有其局限性。
随着各种评估方法运用领域的不断延伸，在火灾预防和安全化设计中，人们已日益趋向于把多种参数结合起来，建立起相应的模型对聚合物材料燃烧性能进行综合评估。
4.2塑料燃烧性能综合评估的方法——层次分析法塑料燃烧性能综合评估的理论基础是层次分析法，层次分析法（Analytic Hierarchy Process,简称AHP）是美国运筹学家沙泰(T.L.Saaty)于70年代提出的，一种定性与定量分析相结合的多因素决策分析方法。
它的实质就是在多层次分析结构中，把系统分析归结为最低层相对于最高层的相对重要性数值的确定和相对优劣次序的排列问题[6]。
层次分析法的基本实施步骤是：（一）建立层次结构模型首先按因素间的相互关联影响以及隶属关系，将问题中所包含的因素划分为不同的层次，形成一个多层次的分析结构模型。
（二）构造判断矩阵在建立层次结构后，对每层各元素相对上层准则的相对重要性作出的判断通过引入标度用数值表示出来，即写成判断矩阵A。
判断阵通常引入下面的1-9标度方法；标度a ij含 义1 i 和j 因素相同重要 3 i 比j 因素稍微重要 5 i 比j 因素明显重要 7 i 比j 因素强烈重要 9 i 比j 因素极端重要2,4,6,8 以上判断之间的中间状态对应的标度值 倒数若j与i比较，得到判断值a ji =1/a ij ,a ii =1 表4 判断矩阵标度及其含义为确保分析的可靠性，在两两比较中可结合德尔菲（Deelphi）专家调查法，即在向专家充分说明层次分析法和标度后，散发综合评估权重调查表如下：A B 1B 2B 3B 4B 1B 11B 12B 13B 14B 2B 21B 22B 23B 24B 3B 31B 32B 33B 34B 4B 41B 42B 43B 44其中 B ij 为第 i 行与第j列比较的结果 表5 综合评估权重调查表对上表进行统计分析，即形成各层次判断矩阵。
（三）权重的计算和一致性检验对于 AW=λmax W 中W经正规化即可作为元素相对准则的排序权重，进行排序和一致性检验的方法有幂法、和积法和方根法等，本文采用方根法[7]计算如下：（1） 计算判断矩阵每一行元素的乘积M iM i =∏ i=1,2┅n (1)=nj bij 1（2） 计算M i 的n次方根i Wi W =niM (2)（3） 对向量W =［1W ,2W ┉n W ］正规化即：W i =∑=nj jiWW 1(3)则W= ［W 1,W 2,W 3,W 4］ 为所求的排序权向量 （4） 计算最大特征根λmax=∑=ni ii nW AW 1)( (4)(AW)i 表示向量AW的第i个元素 （5） 计算CR 检验一致性根据反对称矩阵的性质，应使λmax 稍大于n,其余特征根接近于0才具有较好的一致性，因此采用一致性指标CI=1−−n nλ 衡量A 的不一致程度而用平均随机一致性指标RI 作为一致性指标CI 的标准，RI 值可根据指标个数查下表：表6 随机一致性指标RIn 1 2 3 4 5 6 7 RI0.520.801.121.261.36计算一致性比例 CR=CI/RI （5） 当CR〈0.1时，则认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需重新调整判断矩阵。
4.3 CONE 法在塑料燃烧性能综合评估中的应用在遵循独立性原则的基础上，根据塑料的燃烧性能，评价中划分出火灾危险性指标、生烟性指标、有毒性指标和燃烧速率指标四个因素，相应地根据锥形量热仪测得各参数的表征意义，分别采用PkHRR/TTI、SEA、CO 生成量和重量燃烧速度Gs 进行对四项指标的评估。