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絕緣材料耐異常發(fā)熱和耐燃檢測

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發(fā)布時間：2025-07-23 13:54:22 更新時間：2025-07-22 13:54:22

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

絕緣材料耐異常發(fā)熱和耐燃檢測：保障電氣安全的關(guān)鍵屏障

在現(xiàn)代電氣設(shè)備和電子系統(tǒng)中，絕緣材料扮演著至關(guān)重要的角色，其主要功能是將不同電位的導(dǎo)電部分隔離開來，防止電流泄漏、短路甚至火災(zāi)等安全事故的發(fā)生。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，電氣設(shè)備可能因過載、短路、接觸不良等原因產(chǎn)生異常發(fā)熱，或者遭遇外部火源的侵襲。這就要求絕緣材料必須具備優(yōu)異的耐異常發(fā)熱性能和阻燃能力（耐燃性）。因此，對絕緣材料進(jìn)行系統(tǒng)、嚴(yán)格的耐異常發(fā)熱和耐燃檢測，是評估其安全可靠性、保障人身和財(cái)產(chǎn)安全不可或缺的環(huán)節(jié)。這些檢測旨在模擬材料在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的極端熱環(huán)境或明火條件，從而科學(xué)地評價其熱穩(wěn)定性、抗點(diǎn)燃性、火焰蔓延速度以及自熄能力等關(guān)鍵性能指標(biāo)。

核心檢測項(xiàng)目

針對絕緣材料的耐異常發(fā)熱和耐燃性能，主要關(guān)注以下幾類檢測項(xiàng)目：

1. 耐異常發(fā)熱性能：

熱變形溫度/維卡軟化點(diǎn)： 衡量材料在熱負(fù)荷下抵抗形變的能力，指示其在高溫下維持結(jié)構(gòu)完整性的溫度上限。
長期耐熱性/相對溫度指數(shù)： 評估材料在長期高溫暴露下（通常數(shù)千小時）保持其基本電氣和機(jī)械性能的能力，預(yù)測其使用壽命。
熱絲引燃溫度/灼熱絲可燃性指數(shù)： 模擬由過載或接觸不良產(chǎn)生的高溫部件（如灼熱電阻絲）接觸材料時，材料被引燃所需的溫度或材料抵抗引燃的能力。
耐電弧性/耐電痕化指數(shù)： 評估材料表面在電場和污染介質(zhì)聯(lián)合作用下抵抗形成導(dǎo)電通路（電痕）的能力，這與局部發(fā)熱引發(fā)故障有關(guān)。

2. 耐燃（阻燃）性能：

垂直/水平燃燒等級： 評估標(biāo)準(zhǔn)火焰源作用下，材料的燃燒速度、自熄時間及燃燒滴落物是否引燃下方棉花等指標(biāo)，是判斷材料阻燃等級的基礎(chǔ)測試（如UL 94 V-0, V-1, V-2, HB等）。
極限氧指數(shù)： 測定材料在氮氧混合氣中維持有焰燃燒所需的最低氧氣濃度百分比，LOI值越高，材料越不易燃燒。
灼熱絲可燃性試驗(yàn)： 以特定溫度的灼熱絲模擬過載發(fā)熱源，評估材料接觸熱源后的起燃性、燃燒時間和起燃溫度，以及燃燒滴落物是否引燃鋪底層。
針焰試驗(yàn)： 使用小火焰模擬由故障元件產(chǎn)生的小火焰對絕緣材料的影響，評價材料被點(diǎn)燃后火焰蔓延和持續(xù)燃燒的能力。
燃燒熱值/熱釋放速率： 測定材料燃燒時釋放的總熱量和單位時間內(nèi)的放熱量，是評價火災(zāi)危險性的關(guān)鍵參數(shù)。
產(chǎn)煙密度/毒性： 評估材料燃燒時產(chǎn)生的煙霧密度和有毒氣體成分，關(guān)系到火災(zāi)時的逃生和救援難度。

關(guān)鍵檢測儀器

進(jìn)行上述檢測需要依賴一系列精確、專業(yè)的儀器設(shè)備：

熱變形/維卡軟化點(diǎn)測定儀： 精確控溫，測量在特定負(fù)荷下材料達(dá)到規(guī)定形變量的溫度。
熱老化試驗(yàn)箱： 提供恒定高溫環(huán)境，用于長期熱老化試驗(yàn)。
灼熱絲試驗(yàn)儀： 核心部件為可加熱至特定溫度（如550°C, 650°C, 750°C, 850°C甚至960°C）的灼熱絲（鎳鉻絲），配有測溫裝置、計(jì)時器和鋪底層的支架。
水平垂直燃燒試驗(yàn)儀： 配備標(biāo)準(zhǔn)火焰源（如本生燈）、試樣夾具（可調(diào)節(jié)垂直或水平角度）、計(jì)時裝置、測量標(biāo)尺及收集燃燒滴落物的棉花層。
極限氧指數(shù)測定儀： 包括透明燃燒筒、可調(diào)節(jié)氮氧比例的混氣系統(tǒng)、點(diǎn)火器、試樣夾持裝置和氣體流量計(jì)。
針焰試驗(yàn)儀： 產(chǎn)生特定尺寸（如高度12mm）的針狀火焰，可精確控制火焰施加時間。
錐形量熱儀： 大型綜合設(shè)備，用于測量材料的熱釋放速率、有效燃燒熱、點(diǎn)燃時間、質(zhì)量損失速率、產(chǎn)煙速率等關(guān)鍵火災(zāi)性能參數(shù)。
煙密度箱： 測量材料燃燒時產(chǎn)生的光密度（煙霧濃度）。
氣體分析儀： 用于分析燃燒產(chǎn)生的有毒氣體（如CO, CO2, HCl, HCN, NOx等）含量。

標(biāo)準(zhǔn)檢測方法

絕緣材料耐異常發(fā)熱和耐燃檢測必須嚴(yán)格遵循國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行，以確保結(jié)果的可比性和權(quán)威性。常用標(biāo)準(zhǔn)包括：

IEC/GB 標(biāo)準(zhǔn)：
- IEC 60216 / GB/T 11026 系列：電氣絕緣材料耐熱性標(biāo)準(zhǔn)。
- IEC 60695-2-10 / GB/T 5169.10：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法灼熱絲裝置和通用試驗(yàn)方法。
- IEC 60695-2-11 / GB/T 5169.11：成品的灼熱絲可燃性試驗(yàn)方法。
- IEC 60695-2-12 / GB/T 5169.12：材料的灼熱絲可燃性指數(shù) (GWFI) 測定方法。
- IEC 60695-2-13 / GB/T 5169.13：材料的灼熱絲起燃溫度 (GWIT) 測定方法。
- IEC 60695-11-10 / GB/T 5169.16：垂直燃燒試驗(yàn)。
- IEC 60695-11-20 / GB/T 5169.17：水平燃燒試驗(yàn)。
- ISO 4589-2 / GB/T 2406.2：塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為。
- IEC 60695-11-5 / GB/T 5169.5：針焰試驗(yàn)方法。
UL 標(biāo)準(zhǔn) (北美廣泛應(yīng)用)：
- UL 94：設(shè)備和器具部件用塑料材料的可燃性試驗(yàn)。
- UL 746A：聚合材料 - 短期性能評估。
- UL 746B：聚合材料 - 長期性能評估。

標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了試樣的制備（尺寸、數(shù)量、預(yù)處理?xiàng)l件）、試驗(yàn)裝置的校準(zhǔn)、試驗(yàn)步驟（如火焰施加時間、施加位置、施加次數(shù)、觀察記錄內(nèi)容）、結(jié)果判定（如燃燒等級、GWFI/GWIT值、LOI值）等關(guān)鍵要素。

檢測標(biāo)準(zhǔn)的意義與選擇

檢測標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范檢測行為、確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠、實(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果全球互認(rèn)的基石。選擇具體的檢測標(biāo)準(zhǔn)通常取決于：

目標(biāo)市場或法規(guī)要求： 產(chǎn)品銷往不同地區(qū)（如歐盟、北美、中國）需滿足當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)（如歐盟的CE認(rèn)證、RoHS指令，北美的UL認(rèn)證，中國的CCC認(rèn)證）引用的特定標(biāo)準(zhǔn)。
終端應(yīng)用領(lǐng)域： 不同行業(yè)（如家電、信息設(shè)備、汽車、航空航天、軌道交通）對絕緣材料的耐熱阻燃要求不同，會引用不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或客戶指定標(biāo)準(zhǔn)。
材料類型和預(yù)期風(fēng)險： 根據(jù)絕緣材料的成分、用途及可能面臨的熱/火風(fēng)險等級，選擇最相關(guān)的測試項(xiàng)目和方法。

因此，在進(jìn)行檢測前，務(wù)必明確產(chǎn)品需要滿足哪些具體的標(biāo)準(zhǔn)要求。