錐形量熱儀的主要工作原理是耗氧原理，當(dāng)樣品件在錐形電加熱器的熱輻射下燃燒時，火焰就會消耗掉空氣中一定濃度的氧氣，并釋放出一定的燃燒熱值。通過大量的實驗測試和計算研究認為，大多數(shù)所測材料的耗氧燃燒熱值接近13.1MJ/kg這一平均值，偏差約為5%。
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錐形量熱法就是基于此點，根據(jù)材料在燃燒時消耗氧的量計算、測量在燃燒過程中的熱釋放速率、質(zhì)量損失速率等參數(shù)，用以分析判斷材料的燃燒性能。
測試條件
1. 樣品件的準(zhǔn)備
錐形量熱法測試的樣品件，應(yīng)該是外形完整、料質(zhì)均勻，尺寸為100mm×100mm的正方形，厚度在3～20mm，常用的厚度為4、10mm。
樣品件可以用模具壓制，也可以用成品的板材切割而成?？傊?，不管用那一種方式制作的樣品件，決不能出現(xiàn)厚薄不均、大小氣泡、坑陷缺料、周邊凸凹不齊等現(xiàn)象。尤其是用模具壓制的樣品件，在材料進行混煉或攪拌時，應(yīng)在設(shè)備上多反復(fù)幾次，充分保證材料能均勻的混合。這樣壓制出的樣品件材質(zhì)才能保證均勻，在燃燒測試時效果穩(wěn)定，數(shù)據(jù)的重復(fù)性較好。
通常情況下，要測試的樣品件應(yīng)該選擇相同的厚度進行測試比較。每種要測試的樣品件準(zhǔn)備2件以上。樣品件在測試前，要用鋁箔將其5個側(cè)面包好，防止燃燒時的過多流滴和測試不準(zhǔn)確。外露出的一個大平面，用于標(biāo)記編號，接受輻射熱，觀察測試現(xiàn)象。
2. 樣品燃燒盒
樣品燃燒盒由耐熱不銹鋼材料制成，是測試樣品件的重要部件，其外形和尺寸都有明確的規(guī)定和要求，屬于隨機附件。樣品燃燒盒由盒蓋、盒體、墊襯層組成，如圖所示。
樣品燃燒盒
1-盒蓋，2-被測樣品，3-墊襯層，4-盒體
在樣品件燃燒測試前，應(yīng)該先把樣品燃燒盒里外清理干凈，不能有任何雜物粘附在盒蓋、盒體上。如果有粘附物在樣品燃燒盒上，在燃燒測試樣品件時，就會出現(xiàn)無規(guī)律的熔化、脫落，從而影響到采集數(shù)據(jù)的真實性和質(zhì)量損失等，造成實驗結(jié)果的不準(zhǔn)確。
樣品燃燒盒內(nèi)的襯墊層也很重要，其主要是起到隔熱和調(diào)節(jié)樣品件放置高度的作用。墊襯層與測試樣品疊放后的高度，應(yīng)為盒蓋頂部內(nèi)側(cè)下表面相同，否則，就應(yīng)該調(diào)整墊襯層的高度。
3. 過濾材料
錐形量熱法在燃燒測試時，過濾器的材料對樣品氣的采集質(zhì)量和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性非常重要，直接影響到實驗結(jié)果的成功與失敗。因此，對于過濾材料的質(zhì)量選擇和及時更換要有足夠重視，尤其是在樣品件燃燒測試前，必須充分地準(zhǔn)備好。防止在測試過程由于出現(xiàn)過濾效果不好，氣流不暢，管路堵塞現(xiàn)象，而導(dǎo)致的測試失敗。
4. 核定距離
要測試的樣品件與錐形加熱器之間的距離規(guī)定為25mm。初始測試樣品件時，燃燒盒放置在燃燒架上，核定一下錐形加熱器的底面(打開防護板時)，至樣品件外露的表面之間的距離，應(yīng)該保證在25mm，如果距離不對，應(yīng)及時進行調(diào)節(jié)。在稱重傳感器上的立桿處，有一凸出的調(diào)節(jié)螺釘，松開螺釘后上下移動滑套即可調(diào)節(jié)距離。
FTT提供的6種不同的試樣定位器，用于精確調(diào)整位置
5. 測試標(biāo)定
錐形量熱儀在燃燒測試前，必須進行標(biāo)定工作。標(biāo)定的項目有質(zhì)量標(biāo)定、氧分析儀標(biāo)定、輻射功率標(biāo)定、激光測煙標(biāo)定以及測熱系數(shù)“C”值標(biāo)定。上述參數(shù)只有經(jīng)過標(biāo)定后，才能使計算機對樣品件燃燒測試時，采集的數(shù)據(jù)進行有效的運算處理。標(biāo)定參數(shù)必須符合要求，達到儀器的精度范圍，才能得到較好的標(biāo)定數(shù)據(jù)，順利地進行實驗測試。
FTT錐形量熱儀的熱流計(用于設(shè)置試樣表面的輻照水平)和校準(zhǔn)燃燒器（用純度為99.5%的甲烷來校準(zhǔn)設(shè)備測得的熱釋放速）
測試分析
錐形量熱儀在測試聚合物的燃燒過程，可采集到許多數(shù)據(jù)。但是這許多數(shù)據(jù)并不是都可以直接應(yīng)用，需要進行CSV格式轉(zhuǎn)化和選擇。常用的數(shù)據(jù)是：時間Time(s)、氧濃度OXY(%)、點燃時間Tign(s)、數(shù)據(jù)截止時間EOT(s)、火焰熄滅時間FlmOut(s)、熱釋放速率HRR(kW/m2)、有效燃燒熱值EHC(MJ/kg)、質(zhì)量MASS(g)、質(zhì)量損失速率MLR(g/s)、總熱釋放速率THR(MJ/m2)、比消光面積SEA(m2/kg)、生煙速率SPR(m2/s)、煙釋放速率RSR(s-1)等參數(shù)。
燃燒測試時，聚合物的材料不同得到的數(shù)據(jù)不同，數(shù)據(jù)曲線也不同。聚合物基材相同，填料不同，得到的數(shù)據(jù)就會有所不同，采集的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)曲線的變化是隨著填加材料的變化而變化。聚合物基材相同，填料相同，但是填料的分量(成分比例)不同，采集到的測試數(shù)據(jù)也會不同，但是其數(shù)據(jù)曲線的變化趨勢卻有許多相似之處(也有例外情況：如填料的量大于基材的量較多時)。根據(jù)多組樣品件燃燒測試采集到的數(shù)據(jù)，進行作圖對其性能、規(guī)律總結(jié)比較，研究分析，從中得出試驗結(jié)論。
測試舉例
測試樣品件材料為以下幾種：ABS-0為純樣，ABS-1、ABS-2、ABS-3、ABS-5A為填料組分不同的改性材料。在熱輻射功率為50kW，其他條件完全相同的情況下進行測試。所得測試數(shù)據(jù)對時間作圖，就可以得到一些相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線圖形，如圖所示。
不同填料的ABS數(shù)據(jù)曲線圖
由圖示可知，盡管材料的組成成分不盡相同，但是用采集到的同類測試數(shù)據(jù)對時間作圖，所組成的曲線圖形卻有著相似的規(guī)律，都有自己特征的數(shù)據(jù)曲線。通常情況針對這些曲線圖形分析對比，就可從中得出測試樣品的阻燃性能，是否達到預(yù)期效果。
在此僅簡要介紹錐形量熱儀的測試條件與簡單的數(shù)據(jù)分析，如果在使用錐形量熱儀中遇到問題，可以聯(lián)系歐美大地儀器，我們可以提供專業(yè)的售后服務(wù)及儀器維修保養(yǎng)服務(wù)。
參考文獻：于健.錐形量熱儀的實驗技術(shù)與測試分析[J].實驗室研究與探索,2009(12):53-58.
