阻燃試驗(yàn)箱是通過模擬特定燃燒環(huán)境、施加標(biāo)準(zhǔn)化燃燒條件、監(jiān)測材料燃燒行為，來評估材料阻燃性能（如燃燒速率、續(xù)燃時(shí)間、氧指數(shù)等）的專用設(shè)備，其工作原理圍繞“環(huán)境控制→燃燒觸發(fā)→過程監(jiān)測→結(jié)果判定”四大核心環(huán)節(jié)展開，需嚴(yán)格遵循國際/國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（如GB、ISO、UL系列標(biāo)準(zhǔn)），確保測試結(jié)果的客觀性和可比性，具體分析如下：

 

一、核心原理：標(biāo)準(zhǔn)化燃燒環(huán)境的構(gòu)建與燃燒行為監(jiān)測

 

阻燃試驗(yàn)的核心是“讓材料在統(tǒng)一、可控的條件下燃燒”，避免環(huán)境因素（如溫度、氧氣濃度、氣流）干擾測試結(jié)果，同時(shí)通過精準(zhǔn)監(jiān)測燃燒過程中的關(guān)鍵參數(shù)，量化材料的阻燃能力。不同類型的阻燃試驗(yàn)箱（如水平/垂直燃燒箱、氧指數(shù)測定儀、灼熱絲試驗(yàn)箱）原理略有差異，但核心邏輯一致：通過控制“燃燒三要素（可燃物-材料、助燃物-氧氣、點(diǎn)火源-火焰/高溫）”，觀察材料對燃燒的響應(yīng)。

 

二、典型類型阻燃試驗(yàn)箱的具體工作原理

 

根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)和評估指標(biāo)的不同，阻燃試驗(yàn)箱主要分為“水平/垂直燃燒試驗(yàn)箱”“氧指數(shù)測定儀”“灼熱絲試驗(yàn)箱”三類，其工作原理各有側(cè)重：

 

1.水平/垂直燃燒試驗(yàn)箱（常用，評估材料燃燒蔓延特性）

 

適用于塑料、橡膠、紡織品等材料，通過“固定燃燒角度（水平/垂直）、標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火源”，監(jiān)測材料的“續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間、燃燒長度”，判斷阻燃等級（如UL94V0/V1/V2、GB/T2408）。工作流程與原理：①樣品準(zhǔn)備與固定：將材料切割成標(biāo)準(zhǔn)尺寸（如125mm×13mm×厚度，依標(biāo)準(zhǔn)而定），按“水平”或“垂直”角度固定在樣品架上（垂直燃燒時(shí)樣品下端懸空，水平燃燒時(shí)樣品平鋪在隔熱支架上）；②燃燒環(huán)境控制：關(guān)閉試驗(yàn)箱門，確保箱內(nèi)為“常溫常壓空氣環(huán)境”（部分設(shè)備可控制氣流速度≤0.5m/s，避免氣流吹散火焰或加速燃燒），箱內(nèi)底部設(shè)有“滅火槽”（裝水或滅火棉，防止燃燒滴落物引燃其他物品）；③點(diǎn)火與燃燒監(jiān)測：

 

點(diǎn)火源為“丙烷火焰”（火焰高度按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)，如垂直燃燒時(shí)火焰高度20mm±2mm），按規(guī)定時(shí)間（如10s）接觸樣品點(diǎn)火點(diǎn)（垂直燃燒時(shí)接觸樣品下端，水平燃燒時(shí)接觸樣品自由端）；

 

點(diǎn)火結(jié)束后，立即開始計(jì)時(shí)：記錄“續(xù)燃時(shí)間”（點(diǎn)火源移開后材料持續(xù)有焰燃燒的時(shí)間）、“陰燃時(shí)間”（續(xù)燃結(jié)束后材料無焰陰燃的時(shí)間）；若為水平燃燒，還需測量“燃燒長度”（火焰蔓延的距離）；

 

④結(jié)果判定：根據(jù)續(xù)燃/陰燃時(shí)間、燃燒長度是否符合標(biāo)準(zhǔn)閾值，判定材料的阻燃等級（如UL94V0級要求：兩次點(diǎn)火后續(xù)燃時(shí)間≤10s，無燃燒滴落物引燃下方脫脂棉）。

 

2.氧指數(shù)測定儀（評估材料燃燒所需的最低氧氣濃度）

 

通過“調(diào)節(jié)氧氮混合氣體的濃度”，找到材料剛好能維持燃燒的“最低氧氣濃度（氧指數(shù)OI）”，OI值越高，材料阻燃性越強(qiáng)（適用于塑料、橡膠、泡沫等），遵循標(biāo)準(zhǔn)如GB/T2406、ISO4589-2。工作流程與原理：①氧氮混合氣體控制：設(shè)備內(nèi)置“氧氣鋼瓶”“氮?dú)怃撈?rdquo;，通過“精密流量控制器”按比例混合兩種氣體（氧氣濃度可從10%調(diào)節(jié)至60%），混合氣體經(jīng)“穩(wěn)壓閥”穩(wěn)定壓力后，勻速通入燃燒筒（垂直放置，內(nèi)徑約75mm），確保筒內(nèi)氣流穩(wěn)定（流速50mm/s±10mm/s）；②樣品固定與點(diǎn)火：將材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣（如80mm×10mm×4mm），垂直固定在燃燒筒內(nèi)的樣品夾上，用“點(diǎn)火器”（如電火花或小火焰）從樣品頂端點(diǎn)火，確保樣品頂端充分燃燒；③氧濃度梯度測試：

 

先設(shè)定一個(gè)較高的氧濃度（如30%），若樣品持續(xù)燃燒超過3min或燃燒長度超過50mm，說明氧濃度過高，需降低氧濃度（如每次降2%）；

 

若樣品點(diǎn)火后立即熄滅，說明氧濃度過低，需升高氧濃度（如每次升2%）；

 

重復(fù)測試，找到“剛好能讓樣品維持燃燒3min或燃燒50mm的最低氧濃度”，即為該材料的氧指數(shù)（OI）；

 

④結(jié)果意義：OI＜21%為易燃材料，21%≤OI＜27%為可燃材料，OI≥27%為難燃材料（如OI=32%的材料，需空氣中氧氣濃度≥32%才能燃燒，日常環(huán)境中不易燃）。

 

3.灼熱絲試驗(yàn)箱（模擬“灼熱元件引燃”場景，評估材料抗引燃性）

 

模擬電器設(shè)備中“過熱元件（如電阻絲、焊點(diǎn)）”對周邊材料的引燃風(fēng)險(xiǎn)，通過“標(biāo)準(zhǔn)灼熱絲（高溫金屬絲）”接觸材料，監(jiān)測是否引燃、火焰蔓延情況，適用于電器外殼、線纜絕緣層等，遵循標(biāo)準(zhǔn)如GB/T5169.10、IEC60695-2-11。工作流程與原理：①灼熱絲加熱與溫度控制：灼熱絲為“鎳鉻合金絲”（直徑4mm），通過“電流加熱”并由“熱電偶”實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度，可精準(zhǔn)控制在500℃-1000℃（按測試要求設(shè)定，如模擬不同過熱元件溫度）；②樣品固定與接觸條件：將材料樣品（厚度≥3mm，表面平整）固定在樣品臺上，樣品臺可調(diào)節(jié)高度，使灼熱絲以“1N±0.2N的壓力”垂直接觸樣品表面，接觸時(shí)間為30s±1s；③引燃監(jiān)測與結(jié)果判定：

 

接觸過程中，觀察樣品是否“引燃”（出現(xiàn)火焰或持續(xù)陰燃）；若引燃，記錄“續(xù)燃時(shí)間”“陰燃時(shí)間”，并觀察燃燒滴落物是否引燃下方100mm處的“脫脂棉”；

 

若樣品未引燃，或引燃后續(xù)燃/陰燃時(shí)間≤2s，且無滴落物引燃脫脂棉，判定材料“通過該溫度下的灼熱絲試驗(yàn)”；反之則不通過。