錐形量熱儀(簡稱CONE)，是基于耗氧原理的材料燃燒性能測試儀器。經(jīng)過20多年的不斷改進和完善，錐形量熱儀已經(jīng)成為研究材料燃燒性能Z重要的試驗儀器之一。錐形量熱儀在阻燃材料研究中可以研究阻燃機理、阻燃劑在材料中的阻燃效果，評價阻燃材料的燃燒性和阻燃性以及煙和毒氣的釋放。

1、錐形量熱儀試驗

傳統(tǒng)表征材料燃燒性能的小型實驗方法，例如極限氧指數(shù)(LOI)法、UL標準中水平燃燒法、垂直燃燒法與NBS煙箱法等，雖然成本低，實驗比較容易，但是實驗條件與實際火情相差比較大，實驗結(jié)果只能應(yīng)用于一定實驗條件下材料之間燃燒性能的對比研究，不能作為評價材料在真實火災(zāi)環(huán)境中燃燒行為的依據(jù)。雖然大型實物燃燒試驗?zāi)軌蚩陀^反映材料的火災(zāi)危險性，試驗結(jié)果真實，但是成本高，試驗比較復(fù)雜。因此，不可能對所有材料進行大型實物燃燒試驗。

錐形量熱儀試驗容易進行，試驗環(huán)境與實際火情極為相似，試驗結(jié)果與大型實物燃燒試驗結(jié)果之間存在非常好的相關(guān)性，因此，錐形量熱儀廣泛應(yīng)用于材料燃燒性能評價。目前，已經(jīng)有國際標準組織ISO5660標準、美國材料與試驗協(xié)會ASTME1354標準以及英國、加拿大等國家相關(guān)標準將錐形量熱儀法確定為進行材料燃燒性能測試的標準試驗方法。非等效采用ISO5660標準，我國也制定了以錐形量熱儀為試驗儀器測試建筑材料燃燒性能的標準。

應(yīng)用錐形量熱儀可以得到點燃時間、燃燒時間、總熱釋放量、總耗氧量、總煙釋放量、質(zhì)量損失、平均比質(zhì)量損失速率、熱釋放速率、有效燃燒熱、質(zhì)量損失速率、比消光面積、一氧化碳產(chǎn)量以及二氧化碳產(chǎn)量等材料燃燒性能參數(shù)。

2、研究阻燃材料的性能

阻燃科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，對阻燃材料燃燒行為的評估、測試手段提出了越來越高的要求。由于阻燃材料在火災(zāi)中的燃燒行為非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的測試方法(氧指數(shù)法、垂直燃燒法、水平燃燒法)雖然具有操作簡單、快速、重復(fù)性好等特點，但普遍存在測試參數(shù)單一，測試結(jié)果不能定量化等缺點，難以與材料在真實火情中的燃燒行為相關(guān)聯(lián)，有時對同一種材料的評估，采用不同的實驗方法得到相互矛盾的結(jié)果。

錐形量熱儀法由于具有參數(shù)測定值受外界影響小，與大型試驗結(jié)果相關(guān)性好等優(yōu)點，對材料阻燃效果的評價更真實。同時對材料阻燃機理的分析和研究也有極大的幫助。

2.1研究阻燃機理

利用錐形量熱儀測得的參數(shù)(如CO、CO2的生成量、有效燃燒熱、釋熱速率等)，將經(jīng)阻燃與未經(jīng)阻燃處理的聚合物進行對比，得出的分析結(jié)果對研究阻燃機理有很大幫助。

2.2為材料燃燒危險等級劃分

MarceloM.Hirschler利用錐形量熱儀系統(tǒng)研究了35種商用塑料的燃燒性，對其危險性進行分類。該評價標準在商品交換中可作為材料燃燒危險性大小的等級參數(shù)，在實驗室研究中，可為材料選擇提供依據(jù)，也可為消防安全設(shè)計、消防審核、技術(shù)監(jiān)督等工作提供指導(dǎo)。

2.3研究和評價煙和毒氣的釋放

火災(zāi)發(fā)生時，對人們生命威脅Zda的因素是煙毒的釋放。應(yīng)用錐形量熱儀不僅可以測試煙釋放參數(shù)，還可以應(yīng)用氣體分析設(shè)備，例如氣體分析儀與FTIR等，分析燃燒產(chǎn)物中CO、HCI與HCN等毒氣。錐形量熱儀可快速對某種阻燃劑的發(fā)煙性能作出評價，也是研究發(fā)煙模式、成煙機理、阻燃效率的重要手段。

2.4評價產(chǎn)品和材料的燃燒性和阻燃性

綜合HRR、pkHRR、THE以及TTI等燃燒性能參數(shù)，可以判斷材料潛在的火災(zāi)危險性。Hirscher與Shakir將電纜在不同熱輻射流量條件下應(yīng)用錐形量熱儀試驗得到的pkHRR與大型電纜通道試驗結(jié)果即炭化長度進行相關(guān)，得到比較好的相關(guān)性。Wichstron和Goransson等應(yīng)用比值TTI/pkHRR評價材料潛在的轟燃性，比較好地說明了材料潛在的火災(zāi)危險性。Petrella提出結(jié)合比值pkHRR/TTI與THE可以更加全面地評價材料潛在的火災(zāi)危險性。因為，HRR與TTI取決于外部熱輻射流量、通風(fēng)速度與破壞程度，而THE與材料內(nèi)部能量有關(guān)，獨立于環(huán)境因素。

3、錐形量熱儀未來的發(fā)展方向

由于錐形量熱儀具有眾多傳統(tǒng)燃燒測試儀器所不能具備的優(yōu)點，在一些國家已經(jīng)得到了推廣使用。國際標準組織及英美等國家的標準組織已經(jīng)根據(jù)錐形量熱儀制定了各種材料的燃燒測試標準，并取得了較好的效果。從發(fā)展趨勢看，錐形量熱儀有可能取代一些傳統(tǒng)的小型火試驗儀器。但是，仍需認識到，雖然錐形量熱儀試驗方法在定量測試熱釋放能量方面比傳統(tǒng)儀器有了較大提高，但錐形量熱儀試驗法本身也具有一定的缺點。

首先，采用耗氧原理進行HRR計算時，耗氧燃燒熱E的值隨燃燒材料本身性質(zhì)而改變；特別是對于含雜原子材料而言，E值的選擇要做相應(yīng)改變。其次，在燃燒過程中，凡是沒有氧氣參與的反應(yīng)，其反應(yīng)熱效應(yīng)不能由錐形量熱儀測出，所以對阻燃材料進行釋熱測量時，必須考慮材料非氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)。

盡管對錐形量熱儀的應(yīng)用已經(jīng)做了大量的研究工作，人們?nèi)韵Ｍ転殄F形量熱儀開拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域。如今，該儀器已被證明能成功地用于工業(yè)、檢測試驗室和火災(zāi)研究室。錐形量熱儀將來可能朝以下方面發(fā)展：①增加在聚合物發(fā)展方面的應(yīng)用，用以取代現(xiàn)存的功能單一的TGA和DSC等熱分析裝置。②應(yīng)用于建筑規(guī)范和其它要采用熱釋放率方法可獲得更好結(jié)果的其它法規(guī)。