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在許多終端應用領域，塑料作為常見材料之一，通常需要滿足很多特定條件下的防火要求。這也意味著塑料對火的反應可以通過某些可靠的重復性測試方法來確定。
大多數聚合物無法滿足防火標準，因此阻燃塑料被要求研發，并廣泛應用于電氣/ 電子工業、建筑行業、消費品行業以及汽車、軌道車輛和飛機制造等整個運輸領域。通常，對于應用于以上領域的阻燃聚合物材料，我們一般會通過以下4種方法進行阻燃性能測試：UL94 V可燃性測試（垂直測試）；錐形量熱法；微型燃燒量熱法（MCC）；熱重測量和熱重分析。
詳見文末海報
那么，在這些阻燃塑料性能測試的方法中，阻燃和非阻燃的 PC+ABS 聚合物體系的響應特性有哪些區別呢？
基于UL 94 V 的可燃性測試
化學行業和復合材料制造商在開發阻燃塑料時，美國安全檢測實驗室公司（UL）的UL94 標準常被用作基準，或者是作為引導其進行開發的一項測試標準。UL 最初用UL94 V 阻燃測試來審批進入美國電氣/ 電子領域的塑料。但是，隨著全球化進程的發展，這一測試已成為國際公認的證明聚合物在所有應用中可燃性的等級標準。
該測試需要一個測試條（125mm x 12.5mm x厚度）和20mm 長、50 瓦的甲烷火焰。在垂直燃燒測試（V 測試）中，火焰點燃測試樣本兩次，每次10 秒。每次點燃火焰之后，在棉花的幫助下評估余燃時間和熔融物滴落情況。下圖所示為試樣的預處理、測試過程和塑料材料的可燃性等級標準。
根據其厚度，材料被評為V-0、V-1 或V-2 級：
◆ UL94 V-0：10 秒內自熄，無熔融物滴落，無持續30 秒以上的余焰。
◆ UL94 V-1：30 秒內自熄，無熔融物滴落，無持續60 秒以上的余焰。
◆ UL94 V-2：30 秒內自熄，有熔融物滴落。
UL 5V、5VA 和5VB 代表更嚴格的塑料防火等級，125mm 長、500 瓦的甲烷火焰將垂直定向的測試條（125mm x 12.5mm x 厚度）點燃（5VA 和5VB則需要點燃水平板）。只有V-2 級以上的塑料才可根據適用于更大壁厚材料的UL 5V 標準進行額外評定。達到這一等級的標準是：
◆ 5V：火焰點燃五次，每次持續5 秒再暫停5 秒。點燃五次之后，在60秒的時間內無余燃或余焰；無熔融物滴落，包括引燃棉花。
◆ 5VA、5VB：除了5V 的要求之外，將火焰在水平板下方點燃。5VA：板上不允許有燒穿點（孔）；5VB：熄火后允許有可見的燒穿點（孔）。
與其他防火測試不同，UL94-V 測試無可比擬的優勢在于：塑料的等級標準是基于壁厚的。對不同壁厚的阻燃和非阻燃的 PC+ABS 試樣進行可燃性試的結果，如下圖所示。
不足的是UL94-V 測試的測試裝置、運行和評估僅憑經驗而無科學依據，但UL 在審批方面有著獨特的優勢，因此適用于塑料在眾多領域的應用。
UL 防火等級最大的問題在于它主要測試模制件（試樣），可燃性等級則基于塑料原料進行測試。因此，測試結果在很大程度上取決于加工條件（偏差可達兩個防火等級）、模具設計（偏差可達一個防火等級）、澆口和型腔的相對位置、實驗室內部或世界各地實驗室之間的主觀評估以及未經過統計分析的測試評估（一旦樣品不合格，測試也被視為不合格）。
因此，由于試樣并非總在相同的條件下生產出來，所以將該測試用于模制零件，結果可能產生偏差。避免這種情況的合理方法是將加工條件納入防火等級測試中。
錐形量熱法防火測試
用錐形量熱儀進行防火測試的流程在標準規則中有詳細描述。錐形加熱線圈在可變熱輻射為0-100kW/m2的條件下均勻地輻射尺寸為100mmx100mmx d 的試樣的表面（d 首選厚度 = 3mm）并在厚度方向上進行燃燒（下圖）。熱釋放量通過氧耗法確定，其原理是每千克氧氣消耗所釋放的熱量是13.1MJ。
在測試過程中，每單位面積釋放的熱量和相應的燃燒時間均被標出。通過錐形量熱儀得出的測試結果具有以下參數特征：點燃時間（TI）； 熱釋放速率（HRR）；最大熱釋放速率（PHR）； 總熱釋放量（THR）；CO 和CO2總體積；煙濃度。
下圖所示為用錐形量熱儀測得的阻燃和非阻燃的PC+ABS試樣的特征值。從中可以看出， 阻燃組PC+ABS 的點火時間長了約75%，最大熱釋放量只有非阻燃試樣的約50%。這也是為什么阻燃試樣達到了UL94 V-0 等級而PC+ABS 純樹脂沒有達到的原因。
與UL94 V 測試相比，塑料對火反應的這些廣泛特性需要更多的時間、成本和測試工作量。受到試樣生產方法的限制，該方法在測試薄壁材料（d <1mm）時不夠精準。
微型燃燒量熱法（MCC）
微型燃燒量熱法的優勢在于其不受加工的影響。它能夠在加工之前檢查料粒以及部件樣品，從而推斷出加工造成的影響。一小部分塑料（2-3mg）在惰性氣體（例如：氮氣）面前用包圍試驗箱的加熱線圈進行加熱（圖4）。加熱和氮氣供應中斷后，外部點火器點燃釋放的可燃氣體并供氧。熱釋放量通過氧耗法確定。在測試過程中，每單位物質釋放的熱量和相應的試樣溫度均被標出（下圖）。
下午所示為測試的阻燃和非阻燃 的PC+ABS 混合物的特征值。從中可以看出，阻燃混合物導致最大質量變化對應的溫度變化了約95 K（從約445°C 升至約540°C）。阻燃混合物的熱釋放率平均減少了約130W/g。PC+ABS 的熱釋放速率的散射（峰值差異）是80W/g，盡管其熱釋放速率顯著降低，相同的阻燃混合物則高出10W/g。測試結果出現大的散射的原因是料粒中添加劑的分布不均勻。
熱重測量和熱重分析(TGA)
熱重測量和熱重分析的測試裝置和測試過程在ISO 11385 和DIN 51006 中做出了標準化。以5-10mg 的塑料作試樣，觀測在0-50K/min（通常為20K/min）的加熱速率下加熱到最高1000°C 時試樣質量受到溫度和時間的影響。為了便于比較和理解，圖7 以隨溫度變化的微分信號dm/dt（衍生熱重測量法，以% 表示質量溫度曲線的推導結果）的形式說明了阻燃和非阻燃PC+ABS混合物的測試結果。
從中可以看出，PC+ABS 有兩個不同的特征峰值，一個是ABS的458°C，一個是PC 的538°C。阻燃混合物的峰值溫度在476°C-547°C 之間變化，以質量和/ 放熱的最大變化來表示。它對應了約95K 的變化，因此處于微型燃燒量熱法的結果范圍內。
結語
這些測試方法也許不能準確全面地評估上述阻燃和非阻燃 PC+ABS 混合物對火的反應，但這并不重要。在實踐中，以上測試方法所得出的數據或者結論，可以不斷指導修正阻燃材料的開發更新，并且我們也需要更科學地量化對火反應，從而快速選擇相應的測試方法。
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