保温棉燃烧性能检测的指标分析与测试方法

保温棉作为建筑节能、工业隔热的核心材料，其燃烧性能直接关联到人员安全与财产保护。然而，不同材质（如岩棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫）的保温棉在火焰作用下的表现差异显著——无机棉类不易引燃、产烟少，有机棉类则易快速蔓延并释放大量热量。燃烧性能检测因此成为材料选型、工程验收的核心环节。本文将从燃烧行为的关键指标入手，结合具体测试方法，拆解保温棉防火性能的评估逻辑，为行业人员提供更清晰的检测参考。

燃烧性能的核心维度：从引燃到危害的全链条评估

保温棉的燃烧性能不能仅用“是否易燃”概括，需覆盖火灾发展的全阶段：初始引燃难度、火势蔓延速度、总热量释放、烟雾危害程度。对应的关键指标包括极限氧指数（LOI）、燃烧增长率指数（FIGRA）、总热释放量（THR）、产烟特性（总烟释放量TSR、烟密度SDR），以及最高等级的“不燃性”。这些指标共同构成了保温棉防火性能的“立体画像”。

例如，岩棉作为无机保温棉代表，LOI高达60以上（远高于可燃材料的21），FIGRA通常≤50W/s（远低于A2级的120W/s），THR≤5MJ/m²，产烟量几乎可忽略；而聚氨酯泡沫LOI仅18，FIGRA超300W/s，THR达20MJ/m²以上，产烟是岩棉的数十倍。这种差异直接决定了应用场景：岩棉可用于高层建筑外墙，聚氨酯仅能在严格防火的工业设备中受限使用。

极限氧指数（LOI）：材料“是否易被点燃”的基础判据

极限氧指数（LOI）是材料在氧氮混合气体中维持燃烧的最低氧气浓度（体积分数），数值越高，引燃难度越大。行业通用分级：LOI<21为“易燃”（如聚氨酯），21≤LOI<27为“可燃”（如EPS），27≤LOI<32为“难燃”（如酚醛泡沫），LOI≥32为“准不燃”（如玻璃棉、岩棉）。

LOI测试遵循GB/T 2406.2，但保温棉需调整试样形态：纤维状棉需压缩成密度均匀的块状（如100×10×10mm），块状棉直接切割成标准尺寸。测试时，将试样垂直固定在燃烧筒中，通入氧氮混合气，点燃顶端后观察——若持续燃烧30秒或蔓延50mm，则降低氧浓度；反之则提高，直至找到最低临界值。

需注意的是，LOI仅反映“引燃难度”，无法体现燃烧后的蔓延速度。比如某些有机棉加阻燃剂后LOI可达30，但燃烧时仍会快速释放热量，因此不能仅以LOI判定整体防火性。

燃烧增长率指数（FIGRA）：火势“蔓延快慢”的动态量化

燃烧增长率指数（FIGRA）是热释放速率（HRR）曲线上升段的斜率（W/s），公式为“峰值热释放速率（PHRR）/达到峰值的时间（tPHRR）”。数值越小，火势蔓延越慢，留给逃生的时间越长。GB 8624中A2级保温棉的FIGRA需≤120W/s，B1级≤250W/s。

FIGRA测试依赖锥形量热仪（ISO 5660-1）：将保温棉试样（100×100×50mm）置于50kW/m²热辐射下（模拟典型火灾热通量），通过氧消耗法实时计算HRR，仪器自动绘制曲线并计算斜率。

保温棉的密度和结构是FIGRA的关键影响因素：高密度岩棉（150kg/m³）纤维交织紧密，热量传递慢，HRR上升平缓，FIGRA通常≤50W/s；低密度EPS（18kg/m³）燃烧时熔融滴落，HRR曲线陡升，FIGRA可达300W/s以上。此外，表面防火涂层可延缓火焰穿透，延长tPHRR，从而降低斜率。

总热释放量（THR）：火灾“强度大小”的综合评估

总热释放量（THR）是燃烧过程中释放的热量总和（MJ/m²），由HRR对时间积分得到。THR越小，火灾温度峰值越低，对建筑结构的破坏越小。GB 8624中A2级需≤7.5MJ/m²，B1级≤15MJ/m²。

THR测试与FIGRA同步，均通过锥形量热仪完成。例如，岩棉的THR≤5MJ/m²（仅少量粘结剂燃烧），酚醛泡沫约5-7MJ/m²，而聚氨酯泡沫超过20MJ/m²。

在高层建筑中，THR是核心指标：若外墙用岩棉（THR=4MJ/m²），火灾时总热量仅能让局部墙面升温至500℃以下，不会软化钢筋；若用聚氨酯，热量会让墙面温度突破1000℃，导致混凝土剥落。

产烟特性：火灾“隐性伤亡”的关键源头

火灾中80%的伤亡来自烟雾——有毒气体（CO、HCN）会导致窒息，高浓度烟会降低能见度。产烟特性主要看总烟释放量（TSR）和烟密度等级（SDR）：TSR是燃烧全程的烟雾总量（m²），SDR是烟对光的衰减率（0-100，数值越大烟越浓）。

TSR测试用锥形量热仪的光学探测器，SDR遵循GB/T 8627（NBS烟密度仪）：将试样置于30kW/m²热辐射下，记录光衰减率计算SDR。无机棉的产烟远优于有机棉：岩棉SDR≤5，玻璃棉≤10；聚苯乙烯SDR≥80，聚氨酯≥90。

保温棉的粘结剂是产烟主因：岩棉用酚醛树脂（燃烧释放CO₂），EPS用聚苯乙烯（释放苯系物和CO）。因此，选粘结剂含量≤5%的低有机保温棉（如岩棉），可有效降低产烟风险。

不燃性测试：最高等级的“本质安全”验证

不燃性是保温棉的最高等级（GB 8624的A1级），要求材料在高温下不燃烧、无明火、质量损失小。测试遵循GB/T 5464：试样在750℃马弗炉中加热30分钟，需满足“无火焰、无燃烧迹象，质量损失率≤50%”。

测试流程：1、制备试样：无机棉切割成100×100×50mm块状；2、预热马弗炉至750℃；3、放入试样后关闭炉门，计时30分钟；4、取出观察是否有燃烧痕迹，计算质量损失。

岩棉是典型的A1级材料：主要成分玄武岩熔点1500℃，粘结剂含量≤5%，燃烧时仅少量分解，质量损失约10%（远低于50%限值）。而有机棉即使加阻燃剂，也无法通过——高温下会熔融燃烧，产生明火。

测试方法的适配：贴合应用场景的关键

不同场景对指标的侧重不同：1、建筑外墙：优先测FIGRA、THR、产烟（关联逃生和结构安全）；2、工业设备：重点测LOI和不燃性（需耐持续热源）；3、船用保温：需符合IMO标准，测垂直燃烧和烟雾毒性（船舱封闭，毒性更致命）。

此外，试样需与工程状态一致：若将松散岩棉压实测试，会因密度增加导致LOI升高、FIGRA降低，误判性能；若将块状棉切太薄（如20mm），热辐射会直接穿透，导致THR和FIGRA偏高。因此，试样制备必须“还原真实使用状态”。