本文提出了基于錐形量熱儀試驗(yàn)熱煙毒數(shù)據(jù)和主成分分析方法的聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用主成分分析方法對(duì)16種塑料錐形量熱儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的燃燒特性指數(shù)進(jìn)行了分析研究，得到判斷聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性大小的火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合指數(shù)。在16種塑料中，火災(zāi)危險(xiǎn)性的樣品火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合指數(shù)為1.056，火災(zāi)危險(xiǎn)性最小的樣品火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合指數(shù)為-1.660，ABS、PS、PVC、PA4類(lèi)樣品的綜合火災(zāi)危險(xiǎn)性依次減小。
聚合物材料具有易燃性，其廣泛使用增加了建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性，因此，正確評(píng)價(jià)聚合物材料的燃燒特性具有重要意義。聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要由材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性和煙氣危險(xiǎn)性決定。熱危險(xiǎn)性指材料燃燒時(shí)釋放的熱對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的傷害和破壞；煙氣危險(xiǎn)性指材料燃燒時(shí)釋放的煙和有毒氣體對(duì)人員和環(huán)境的傷害和破壞。聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性實(shí)際上是材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性和煙氣危險(xiǎn)性的綜合表現(xiàn)，因此，綜合評(píng)價(jià)聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性必須全面考慮材料的燃燒特性。
傳統(tǒng)表征材料燃燒特性的小型試驗(yàn)方法，例如氧指數(shù)法、UL94水平燃燒法和垂直燃燒法與美國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)局NBS煙箱法等，具有成本低、操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，但是試驗(yàn)條件與實(shí)際火災(zāi)情況差別比較大，試驗(yàn)結(jié)果只能應(yīng)用于一定試驗(yàn)條件下材料之間燃燒特性的比較研究，不能作為評(píng)價(jià)材料在實(shí)際火災(zāi)環(huán)境中燃燒行為的依據(jù)。雖然大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)（例如ISO9705）能夠客觀反映材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，試驗(yàn)結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)材料在實(shí)際火災(zāi)環(huán)境中燃燒特性的依據(jù)，但是成本高，試驗(yàn)比較復(fù)雜，因此不可能對(duì)所有材料進(jìn)行大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)。錐形量熱儀試驗(yàn)容易進(jìn)行，試驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際火災(zāi)情況相似，試驗(yàn)結(jié)果與大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)絨果之間存在比較好的相關(guān)性，因此，錐形量熱儀廣泛應(yīng)用于材料燃燒特性評(píng)價(jià)川。目前，已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)ISO5660、ASTME1354等將錐形量熱儀試驗(yàn)確定為進(jìn)行材料燃燒特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
應(yīng)用錐形量熱儀可以得到點(diǎn)燃時(shí)間、燃燒時(shí)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)率以及二氧化碳產(chǎn)率等材料燃燒特性參數(shù)。上述參數(shù)是評(píng)價(jià)材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，但是單一參數(shù)只反映材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的某一方面，因此，應(yīng)用單一參數(shù)綜合評(píng)價(jià)材料火災(zāi)危險(xiǎn)性比較困難。為進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，MarceloMHirsehler根據(jù)聚合物材料錐形量熱儀試驗(yàn)結(jié)果，按照熱釋放速率峰值、點(diǎn)燃時(shí)間對(duì)數(shù)值與比消優(yōu)面積對(duì)數(shù)值對(duì)塑料材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了分級(jí)。Petren.RV.提出綜合熱釋放速率峰值與點(diǎn)燃時(shí)間的比值和總熱釋放量，可以更加全面地評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性。熱釋放速率峰值與點(diǎn)燃時(shí)間的比值取決于熱釋放速率峰值和點(diǎn)燃時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)與外部熱輻射通量、通風(fēng)條件以及材料的破壞程度有關(guān)，而THE反映材料的內(nèi)部能量，獨(dú)立于環(huán)境因素（外部熱輻射通量、通風(fēng)條件以及材料的破壞程度）。上述方法均可以定量地綜合評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，但是，MareeloMHirsehler對(duì)塑料材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)只考慮了煙釋放量，沒(méi)有考慮有毒氣體；PetreUaR.V.的方法只能夠評(píng)價(jià)材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性，沒(méi)有考慮材料的煙氣危險(xiǎn)性。為能夠比較全面地評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，本文根據(jù)聚合物材料錐形量熱儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分分析方法對(duì)聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)
主成分分析：
主成分分析是多元統(tǒng)計(jì)分析中一種重要的方法，通過(guò)多個(gè)指標(biāo)的線(xiàn)性組合，能將眾多的具有錯(cuò)綜復(fù)雜相關(guān)關(guān)系的一系列指標(biāo)歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)Xn，（主成分Fi），既能使各主成分相互獨(dú)立，舍去重疊的信息，又能更集中、更典型地表明研究對(duì)象的特征，還能避免大量的重復(fù)工作。
主成分分析方法的基本步驟是：（1）對(duì)原始指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱不同的影響；（2）求無(wú)量綱后的相關(guān)系數(shù)矩陣R；（3）求R的特征值、特征向量和貢獻(xiàn)率；（4）確定主成分的個(gè)數(shù)，本文按照特征值大于1以及累積貢獻(xiàn)率（即主成分解釋的方差占總體方差的比例）大于85%的原則提取主成分因子；（5）對(duì)主成分因子的意義作解釋?zhuān)话阌蓹?quán)重較大的幾個(gè)指標(biāo)的綜合意義來(lái)確定；（6）求各主成分的得分并計(jì)算綜合得分。
結(jié)論：
（l）根據(jù)錐形量熱儀試驗(yàn)熱煙毒數(shù)據(jù)計(jì)算出的無(wú)量綱聚合物材料燃燒指數(shù)，應(yīng)用主成分分析方法得到的聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合指數(shù)具有合理性，對(duì)阻燃劑阻燃性能的綜合定量評(píng)價(jià)和不同聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性比較具有一定的指導(dǎo)作用；
（2）應(yīng)用所提出的聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)4類(lèi)聚合物材料16個(gè)樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行的綜合定量評(píng)價(jià)表明，16個(gè)聚合物材料樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)勝大小依次為3#、6#、4#、7#、2#、5#、9#和16#、8#和10#、13#、1#、11#、12#、14#、15#.ABS、PS、PVC、PA等4類(lèi)聚合物樣品的綜合火災(zāi)危險(xiǎn)性依次減小。
聚合物材料具有易燃性，其廣泛使用增加了建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性，因此，正確評(píng)價(jià)聚合物材料的燃燒特性具有重要意義。聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要由材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性和煙氣危險(xiǎn)性決定。熱危險(xiǎn)性指材料燃燒時(shí)釋放的熱對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的傷害和破壞；煙氣危險(xiǎn)性指材料燃燒時(shí)釋放的煙和有毒氣體對(duì)人員和環(huán)境的傷害和破壞。聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性實(shí)際上是材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性和煙氣危險(xiǎn)性的綜合表現(xiàn)，因此，綜合評(píng)價(jià)聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性必須全面考慮材料的燃燒特性。
傳統(tǒng)表征材料燃燒特性的小型試驗(yàn)方法，例如氧指數(shù)法、UL94水平燃燒法和垂直燃燒法與美國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)局NBS煙箱法等，具有成本低、操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，但是試驗(yàn)條件與實(shí)際火災(zāi)情況差別比較大，試驗(yàn)結(jié)果只能應(yīng)用于一定試驗(yàn)條件下材料之間燃燒特性的比較研究，不能作為評(píng)價(jià)材料在實(shí)際火災(zāi)環(huán)境中燃燒行為的依據(jù)。雖然大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)（例如ISO9705）能夠客觀反映材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，試驗(yàn)結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)材料在實(shí)際火災(zāi)環(huán)境中燃燒特性的依據(jù)，但是成本高，試驗(yàn)比較復(fù)雜，因此不可能對(duì)所有材料進(jìn)行大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)。錐形量熱儀試驗(yàn)容易進(jìn)行，試驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際火災(zāi)情況相似，試驗(yàn)結(jié)果與大型實(shí)物燃燒試驗(yàn)絨果之間存在比較好的相關(guān)性，因此，錐形量熱儀廣泛應(yīng)用于材料燃燒特性評(píng)價(jià)川。目前，已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)ISO5660、ASTME1354等將錐形量熱儀試驗(yàn)確定為進(jìn)行材料燃燒特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
應(yīng)用錐形量熱儀可以得到點(diǎn)燃時(shí)間、燃燒時(shí)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)率以及二氧化碳產(chǎn)率等材料燃燒特性參數(shù)。上述參數(shù)是評(píng)價(jià)材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，但是單一參數(shù)只反映材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的某一方面，因此，應(yīng)用單一參數(shù)綜合評(píng)價(jià)材料火災(zāi)危險(xiǎn)性比較困難。為進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，MarceloMHirsehler根據(jù)聚合物材料錐形量熱儀試驗(yàn)結(jié)果，按照熱釋放速率峰值、點(diǎn)燃時(shí)間對(duì)數(shù)值與比消優(yōu)面積對(duì)數(shù)值對(duì)塑料材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了分級(jí)。Petren.RV.提出綜合熱釋放速率峰值與點(diǎn)燃時(shí)間的比值和總熱釋放量，可以更加全面地評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性。熱釋放速率峰值與點(diǎn)燃時(shí)間的比值取決于熱釋放速率峰值和點(diǎn)燃時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)與外部熱輻射通量、通風(fēng)條件以及材料的破壞程度有關(guān)，而THE反映材料的內(nèi)部能量，獨(dú)立于環(huán)境因素（外部熱輻射通量、通風(fēng)條件以及材料的破壞程度）。上述方法均可以定量地綜合評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，但是，MareeloMHirsehler對(duì)塑料材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)只考慮了煙釋放量，沒(méi)有考慮有毒氣體；PetreUaR.V.的方法只能夠評(píng)價(jià)材料燃燒時(shí)的熱危險(xiǎn)性，沒(méi)有考慮材料的煙氣危險(xiǎn)性。為能夠比較全面地評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，本文根據(jù)聚合物材料錐形量熱儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分分析方法對(duì)聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)
主成分分析：
主成分分析是多元統(tǒng)計(jì)分析中一種重要的方法，通過(guò)多個(gè)指標(biāo)的線(xiàn)性組合，能將眾多的具有錯(cuò)綜復(fù)雜相關(guān)關(guān)系的一系列指標(biāo)歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)Xn，（主成分Fi），既能使各主成分相互獨(dú)立，舍去重疊的信息，又能更集中、更典型地表明研究對(duì)象的特征，還能避免大量的重復(fù)工作。
主成分分析方法的基本步驟是：（1）對(duì)原始指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱不同的影響；（2）求無(wú)量綱后的相關(guān)系數(shù)矩陣R；（3）求R的特征值、特征向量和貢獻(xiàn)率；（4）確定主成分的個(gè)數(shù)，本文按照特征值大于1以及累積貢獻(xiàn)率（即主成分解釋的方差占總體方差的比例）大于85%的原則提取主成分因子；（5）對(duì)主成分因子的意義作解釋?zhuān)话阌蓹?quán)重較大的幾個(gè)指標(biāo)的綜合意義來(lái)確定；（6）求各主成分的得分并計(jì)算綜合得分。
結(jié)論：
（l）根據(jù)錐形量熱儀試驗(yàn)熱煙毒數(shù)據(jù)計(jì)算出的無(wú)量綱聚合物材料燃燒指數(shù)，應(yīng)用主成分分析方法得到的聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合指數(shù)具有合理性，對(duì)阻燃劑阻燃性能的綜合定量評(píng)價(jià)和不同聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性比較具有一定的指導(dǎo)作用；
（2）應(yīng)用所提出的聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)4類(lèi)聚合物材料16個(gè)樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行的綜合定量評(píng)價(jià)表明，16個(gè)聚合物材料樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)勝大小依次為3#、6#、4#、7#、2#、5#、9#和16#、8#和10#、13#、1#、11#、12#、14#、15#.ABS、PS、PVC、PA等4類(lèi)聚合物樣品的綜合火災(zāi)危險(xiǎn)性依次減小。