針焰試驗(yàn)不合格的原因有哪些？

一、核心原因：材料自身阻燃性能不達(dá)標(biāo)

1. 阻燃體系設(shè)計(jì)缺陷

• 未添加或阻燃劑不足：

  塑料、橡膠等高分子材料本身多為易燃物（如聚乙烯、聚丙烯），若未添加阻燃劑（如溴系、磷系、無鹵阻燃劑），或添加劑量低于臨界值，無法形成有效的阻燃屏障（如隔絕氧氣、抑制自由基反應(yīng)），遇針焰易持續(xù)燃燒。

  示例：普通 ABS 塑料（未改性） vs 阻燃 ABS（添加 15% 溴系阻燃劑），前者遇針焰會快速燃燒，后者可在火焰移開后 10 秒內(nèi)自熄。

• 阻燃劑選型錯誤或配伍不當(dāng)：

  不同阻燃劑適用場景不同，若選型與材料基材不匹配（如將適用于 PVC 的阻燃劑用于 PP），或多種阻燃劑混合后發(fā)生 “拮抗作用"（相互削弱阻燃效果），會導(dǎo)致阻燃失效。

  示例：在 PP 材料中單獨(dú)添加磷酸酯類阻燃劑，若未搭配協(xié)效劑（如滑石粉），阻燃效率極低，難以通過針焰試驗(yàn)。

• 阻燃劑分散不均：

  生產(chǎn)過程中（如注塑、擠出），阻燃劑未充分分散在基材中，形成 “局部阻燃薄弱區(qū)"，針焰作用于該區(qū)域時，材料易被引燃并蔓延。

  示例：電纜絕緣層中阻燃劑團(tuán)聚成顆粒，針焰接觸團(tuán)聚處時，熱量集中導(dǎo)致絕緣層快速燒穿。

2. 材料基材本身易燃

• 典型易燃基材：純聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氨酯（PU）、ABS（未阻燃改性）、天然橡膠等。

• 對比：阻燃性能優(yōu)異的基材（如 FR-PP、FR-ABS、環(huán)氧玻璃布板 FR-4），本身分子結(jié)構(gòu)或填充成分（如玻纖）可抑制燃燒，更易通過試驗(yàn)。

3. 材料物理結(jié)構(gòu)缺陷

• 厚度不足：

  試樣厚度過薄（未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小厚度，如部分標(biāo)準(zhǔn)要求≥1.6mm），火焰易穿透材料，導(dǎo)致熱量快速傳遞，無法形成自熄條件。

  示例：家用電器外殼塑料件為減重設(shè)計(jì)過薄（僅 0.8mm），針焰作用后直接燒穿并持續(xù)燃燒。

• 表面或內(nèi)部缺陷：

  試樣存在氣泡、裂紋、雜質(zhì)（如金屬碎屑）等缺陷，火焰易在缺陷處聚集熱量，加速燃燒；內(nèi)部雜質(zhì)還可能成為 “助燃劑"（如某些金屬雜質(zhì)導(dǎo)熱快，導(dǎo)致局部溫度驟升）。

二、關(guān)鍵影響因素：試驗(yàn)操作與環(huán)境不規(guī)范

1. 火焰參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)

• 火焰高度 / 溫度不達(dá)標(biāo)：

  針焰試驗(yàn)要求火焰高度穩(wěn)定在12mm±1mm，火焰頂部溫度需達(dá)到950℃±10℃（部分標(biāo)準(zhǔn)為 750℃）。若燃燒器氣閥調(diào)節(jié)不當(dāng)（燃?xì)?/ 空氣比例失衡），導(dǎo)致火焰過短（＜11mm）或溫度過低（＜940℃），可能掩蓋材料缺陷；反之，火焰過高（＞13mm）或溫度過高（＞960℃），會超出標(biāo)準(zhǔn)要求的 “微小火源" 強(qiáng)度，導(dǎo)致合格材料誤判為不合格。

• 燃燒器角度 / 距離偏差：

  標(biāo)準(zhǔn)要求燃燒器與試樣表面呈45° 角（或垂直，依標(biāo)準(zhǔn)而定），火焰頂端與試樣受火點(diǎn)距離為5mm±0.5mm。若角度傾斜過大（如 60°）或距離過近（＜4.5mm），會增加火焰對試樣的熱輸入，導(dǎo)致燃燒加劇；距離過遠(yuǎn)（＞5.5mm）則熱輸入不足，結(jié)果失真。

2. 試樣制備與安裝不當(dāng)

• 試樣尺寸 / 形狀不標(biāo)準(zhǔn)：

  未按標(biāo)準(zhǔn)裁切試樣（如長寬高未達(dá)到規(guī)定尺寸，或邊緣未打磨平整），導(dǎo)致受火面積、熱量傳導(dǎo)路徑異常。

  示例：GB/T 5169.5 要求試樣為 “長 125mm× 寬 13mm× 厚（3-13）mm"，若試樣僅長 100mm，火焰蔓延至端部的時間縮短，易判定為不合格。

• 試樣安裝位置錯誤：

  試樣未固定在標(biāo)準(zhǔn)夾具上，或受火點(diǎn)未對準(zhǔn) “最薄弱區(qū)域"（如元器件引腳附近、絕緣層接縫處），導(dǎo)致測試部位不具代表性。

  示例：測試電纜絕緣層時，未將試樣固定為 “水平受火"，而是傾斜放置，火焰因重力作用快速蔓延，導(dǎo)致不合格。

3. 試驗(yàn)環(huán)境失控

• 溫濕度 / 氧氣濃度異常：

  標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)環(huán)境溫度為23℃±5℃，相對濕度45%-75%，氧氣濃度 21%（正常空氣）。若環(huán)境溫度過高（＞28℃）或濕度過低（＜45%），材料水分含量低，更易燃燒；若試驗(yàn)箱內(nèi)通風(fēng)不良（排煙系統(tǒng)故障），導(dǎo)致氧氣濃度升高（＞22%），會加速火焰蔓延。

• 引燃物放置錯誤：

  部分標(biāo)準(zhǔn)要求在試樣下方放置 “引燃鋪墊物"（如兩層醫(yī)用紗布），評估材料燃燒滴落物是否引燃周邊物品。若鋪墊物距離試樣過近（＜20mm）或未鋪平，滴落物易快速引燃鋪墊物，導(dǎo)致附加不合格項(xiàng)。

三、次要因素：試樣狀態(tài)與老化影響

1. 試樣老化導(dǎo)致阻燃性能衰減

• 熱老化：材料長期處于高溫環(huán)境（如電機(jī)內(nèi)部、燈具附近），阻燃劑可能分解（如溴系阻燃劑在 120℃以上逐漸失效），或基材分子鏈斷裂，導(dǎo)致阻燃性下降。

  示例：使用多年的電線電纜，絕緣層中阻燃劑揮發(fā)，針焰試驗(yàn)時無法自熄。

• 濕熱老化：在高濕環(huán)境中，部分阻燃劑（如無機(jī)阻燃劑氫氧化鎂）易吸潮，導(dǎo)致其在基材中分散性變差；同時，水分會加速材料降解，削弱阻燃效果。

• 紫外老化：戶外使用的電子電氣產(chǎn)品（如充電樁外殼），長期受紫外線照射，材料表面降解、脆化，阻燃層破損，遇針焰易燃燒。

2. 試樣受污染或損傷

• 試樣表面附著油污、灰塵等易燃污染物，針焰作用時污染物先燃燒，引燃基材；

• 試樣在運(yùn)輸或存儲中發(fā)生碰撞、擠壓，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，燃燒時熱量沿裂紋快速擴(kuò)散。

四、設(shè)備因素：試驗(yàn)裝置精度不足

• 燃燒器堵塞或磨損：燃燒器內(nèi)孔（標(biāo)準(zhǔn)直徑 0.5mm±0.1mm）因燃?xì)怆s質(zhì)堵塞，或長期使用后磨損擴(kuò)大（＞0.6mm），導(dǎo)致火焰形狀不規(guī)則（如火焰歪斜、分叉），熱分布不均。

• 測溫裝置失準(zhǔn)：K 型熱電偶未定期校準(zhǔn)，實(shí)際測量溫度與顯示溫度偏差＞15℃，導(dǎo)致火焰溫度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求卻誤判為達(dá)標(biāo)，或反之。

• 計(jì)時器誤差：計(jì)時裝置精度不足（誤差大于0.1 秒），導(dǎo)致火焰施加時間（如標(biāo)準(zhǔn)要求 30 秒）實(shí)際為 35 秒，延長熱作用時間，導(dǎo)致材料燃燒加劇。

總結(jié)：不合格原因的排查邏輯

1. 優(yōu)先排查材料本身：檢測材料的阻燃劑含量、分散性、基材類型（通過紅外光譜、熱重分析等），這是最根本的原因；

2. 其次核查試驗(yàn)操作：復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)過程，檢查火焰參數(shù)（高度、溫度）、試樣安裝、環(huán)境條件是否符合標(biāo)準(zhǔn)；

3. 最后確認(rèn)試樣狀態(tài)與設(shè)備：檢查試樣是否老化、受污染，設(shè)備核心部件（燃燒器、測溫儀、計(jì)時器）是否校準(zhǔn)合格。