全 文 ：第 52 卷 第 3 期
2 0 1 6 年 3 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 3
Mar．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160309
收稿日期: 2015 － 04 － 16; 修回日期: 2015 － 10 － 10。
基金项目: 湖南省自然科学基金项目(2015JJ2204) ; 国家自然科学基金项目(31170521)。
* 胡云楚为通讯作者。
木材试样形态对 CONE热释放特性参数的影响*
袁利萍 黄自知 胡云楚
(中南林业科技大学材料科学与工程学院 长沙 410004)
摘 要: 【目的】对比测试不同木材加工形态样本的的锥形量热(CONE)热释放特性参数，探究不同木材试样形
态对 CONE 热释放特性参数的影响规律和作用机制，为 CONE 热释放特性参数选择、材料燃烧过程评估以及阻燃
机制研究提供依据。【方法】在 50 kW·m － 2热辐照功率下，通过 CONE 测定 7 种加工方式和形态不同杨木试样的
热释放速率(HRR)及其峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)等 CONE 热释放特性参数。【结果】
通过分析不同木材试样热释放特性参数试验值的算术平均误差 (ΔX)、相对误差 (E r )和标准偏差 ( S)可知，在
PHRR，MHRR，THR 和 MEHC 4 个热释放特性参数测定结果中，平均有效燃烧热 (MEHC)的误差估算值最小，而
PHRR 的误差估算值最大; 粉状试样的 PHRR，MHRR，THR，MEHC 4 个热释放特性参数试验值的误差估算值远小于
板状试样的误差估算值，如 PP，FPP 2 个粉状试样的 MHRR 试验值的标准偏差(SMHRR )分别为 1. 2 和1. 1 kW·m
－ 2，远
低于其他 5 种标准板状试样，约为 SMHRR最大的 PPB 的 1 /8。【结论】4 个热释放特性参数中，MEHC 主要受燃烧状
态影响，而 PHRR 除了与燃烧过程有关外，还受试样自身和外界因素的影响。粉状试样热释放特性参数试验值的
精密度优于板状试样，重现性好、可靠性高，完全适用于实验室内部测试和材料配方筛选等各种科学研究，可减少
制备标准试样所需的材料和时间，为简化 CONE 试验试样制作工艺提供了科学依据。
关键词: 锥形量热仪; 试样形态; 热释放特性参数; 标准偏差; 精密度
中图分类号: S781. 37 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)03 － 0075 － 07
Influence of Wood Sample Forms on CONE Calorimeter Results
Yuan Liping Huang Zizhi Hu Yunchu
(College of Materials Science and Engineering，Central South University of Forestry ＆ Technology Changsha 410004)
Abstract: 【Objective】Cone calorimeter sample shape and size affect its experimental results． In order to clarify
whether the powder samples are appropriate for CONE tests or not，seven different forms of wood samples were investigated
by cone calorimeter． Study on the influence of sample shape and size on cone heat release parameters have important
significance on selecting heat release parameters， evaluating combustion process and researching flame retardant
mechanism．【Method】Seven different processing methods and forms of wood samples were investigated by cone calorimeter
under a heat flux of 50 kW·m － 2 ． The PHRR ( peak of heat release rate)，HRR ( heat release rate)，THR ( total heat
release)，EHC( effective heat combustion) results were measured． 【Result】Through analyzing the arithmetical mean error
(ΔX)，relative error(E r) and standard deviation(S) of the cone calorimeter results from seven types of wood samples，it
was found that the error estimate of MEHC(mean of effective heat combustion)was the minimum and the error estimate of
PHRR was the maximum in PHRR，MHRR，THR，MEHC four thermal parameters determination results． And the above-
mentioned four heat release parameters of powder samples had low error estimates，far less than those of the plate samples．
Such as two powdery samples of PP and FPP，their SMHRR respectively are 1. 2 and 1. 1 kW·m
－ 2 respectively，which was
about 1 /8 of PPB and far lower than values of five plate samples．【Conclusion】The experimental results show that MEHC
is mainly influenced by the combustion process，while the PHRR is influenced by the combustion state，sample itself and
the external factors． Furthermore，the precision of the powdery samples is better than that of the plate samples，being with
good reproducibility and high reliability． Therefore，powdery samples is suitable to be used in laboratory test and materials
selection in scientific research，which can save the materials and time prepare the standard samples，and provide scientific
basis to simplify the experimental sample of cone processing technology．
林 业 科 学 52 卷
Key words: cone calorimeter; sample form; heat release parameter; standard deviation; precision
锥形量热(CONE)仪是以氧消耗原理为基础的
聚合物材料燃烧性能测定仪 ( Thornton，1917)，由
CONE 获得的可燃材料在火灾中的燃烧参数有多
种，包括热释放速率( heat release rate，HRR)、总热
释放 量 ( total heat release，THR )、有 效 燃 烧 热
( effective heat combustion，EHC )、点 燃 时 间
( transmission time interval，TTI)、烟及毒性参数和质
量变化参数(mass loss rate，MLR)等(Huggett，1980;
Babrauskas et al．， 1996; Scharte et al．， 2005;
Redfern，1989)。CONE 是火灾科学研究的重要手
段，具有其他小型燃烧试验和实体试验不能比拟的
优点，可预测材料着火危险性、评价材料烟释放能
力、研究阻燃材料的阻燃特性及阻燃机制等(Hagen
et al．，2009; Babrauskas，1984; Grexa et al．，2001;
Spearpoint，1999; Luche et al．，2011)。当前 CONE
试验标准样本为 10 cm × 10 cm 的板材，但有研究表
明，缩小 CONE 试验样本的大小是可行的(Lindholm
et al．，2012)，而 Nussbaum 等(1986)研究指出，增加
加热锥的大小来研究 20 cm × 20 cm 样本可获得更
有效的热释放速率峰值 ( peak of heat release rate，
PHRR)和平均热释放速率 ( mean of heat release
rate，MHRR)。已有研究较少关注 CONE 试验样本
的不同形态如粉末、液态等对试验结果的影响，而在
实验室使用粉末或液态样本可节省大量的时间和
物质。
粉状试样能否广泛适用于 CONE 试验来进行材
料改性配方的筛选及实验室内部的各种测试以减少
制备标准样本所需的材料和时间，其试验结果的可
靠性和重现性至关重要，而试验结果的可靠性与重
现性由试验结果误差估算中的精密度来评价。一个
理想的分析方法与结果，既要求有好的精密度，又要
求有好的准确度。试验数据的精密度是保证准确度
的先决条件，在消除系统误差以后，精密度高，准确
度也高 (李云雁等，2015; Lukoius et al．，2003;
Barford，1985)。只有试样的 CONE 试验结果具有
高的精密度和好的重现性，才能客观、准确地描述材
料燃烧的内在规律。因此，分析试样的不同形态对
CONE 试验结果精密度的影响规律，揭示带来偶然
误差的样本加工环节及其误差形成的原因，可为材
料燃烧、防火等研究中的 CONE 试验设计提供科学
依据，为研究不同因素对材料燃烧时热 － 质转化规
律的影响、阻燃剂的筛选和阻燃机制研究提供便利。
本研究通过测定杨木粉(PP)、APP 阻燃杨木粉
( FPP )、杨 木 粉 板 ( PPB )、APP 阻 燃 杨 木 粉 板
(FPPB)、杨木实木板( PB)、胶合板( PW)和纤维板
(FB ) 7 种试样的 CONE 热释放特性参数，探索
CONE 试验样本的不同形态对其试验结果的影响，
旨在为 CONE 试验试样的制作工艺提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 仪器与试剂
锥形量热仪，FTT0007，英国 FTT 公司; ARA520
电子天平，梅特勒 －托利多仪器有限公司; 特制匣体
坩埚，坩埚包括内腔和外壁，外壁尺寸为100 mm ×
100 mm × 15 mm，内腔尺寸为 100 mm × 100 mm ×
10 mm，材质为纯度 90% 以上刚玉，耐受温度为
1 800 ℃。聚磷酸铵(APP)，工业级，未经处理直接
使用; 酚醛树脂胶，湖南省桃花江木业提供。
1. 2 试验材料
杨木粉试样 ( PP): 宜华木业有限公司提供的
杨木粉 (粒径小于 0. 841 nm，含水率 10% )，称取
15. 0 g 均匀铺放在内腔表层覆盖铝箔的刚玉坩
埚中。
APP 阻燃杨木粉试样(FPP): 宜华木业有限公
司提供的杨木粉 (粒径小于 0. 841 nm，含水率
10% )，添加 APP 于研钵中研拌 30 min 以混合均匀，
然后称取 15. 0 g 含 10% APP 的阻燃木粉均匀铺放
在内腔表层覆盖铝箔的刚玉坩埚中。
杨木粉板试样(PPB): 宜华木业有限公司提供
的杨木粉(粒径小于 0. 841 nm，含水率 10% )，添加
10%的酚醛树脂胶 (固含量 40% )，在 2. 0 ～ 3. 0
MPa、180 ℃下热压成型，制成 100 mm × 100 mm ×
6 mm试样。
APP 阻燃木粉板试样( FPPB): 宜华木业有限
公司提供的杨木粉 (粒径小于 0. 841 nm，含水率
10% )，添加 APP 研磨后加 10% 的酚醛树脂胶 (固
含量 40% )，在 2. 0 ～ 3. 0 MPa、180 ℃下热压成型，
制成含 10% APP 的 100 mm × 100 mm × 6 mm 阻燃
木粉板。
杨木实木试样 ( PB): 宜华木业有限公司提供
的材质均匀的杨木，制成 100 mm × 100 mm × 10 mm
试样。
胶合板试样( PW): 福湘木业有限公司生产的
胶合板，制成 100 mm × 100 mm × 7 mm 试样。
纤维板试样 ( FB): 福湘木业有限公司生产的
纤维板，制成 100 mm × 100 mm × 9 mm 试样。
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第 3 期 袁利萍等: 木材试样形态对 CONE 热释放特性参数的影响
1. 3 CONE 试验方法
粉状试样的 CONE 试验: 称取 15. 0 g 样品，均
匀铺放在内腔表层覆盖铝箔的坩埚中，然后将装有
样品的坩埚水平放置在不锈钢样品架上 (胡云楚
等， 2011 )。 采 用 FTT Cone Calorimeter，在
50 kW·m － 2热辐照功率下对样品进行系统研究。每
个样品进行 10 个平行试验。
标准试样的 CONE 试验: 按 ISO5660 － 1—2002
标准，将 CONE 试样除受热面外的所有面用铝箔纸
包裹，放入不锈钢样品架中，在铝箔底部阻隔热传
递，在 50 kW·m － 2热辐照功率下对样品进行系统研
究。每个样品进行 10 个平行试验。
2 结果与讨论
2. 1 CONE 试验结果的误差分析
2. 1. 1 热释放速率峰值 ( PHRR)和平均热释放速
率(MHRR)的误差估算 热释放速率是火灾试验中
的一个重要参数，广泛用于描述材料的可燃性和燃
烧行为( Babrauskas et al．，1992; Janssens，1991)。
表 1 为不同形态木材试样的热释放速率试验数据，
按格拉布斯准则所有数据无可疑值剔除，均可按
n = 10计算。依 n ＞ 5，运用贝塞尔公式估算不同形
态木材 CONE 热释放特性参数试验值的标准偏差
(李云雁等，2015; 黄景祥，1995)，CONE 试验所得
PHRR，MHRR 试验数据的相关误差估算结果见
表 2。
算术平均误差: ΔX =
Σ Xi － X
－
n(n － 1槡 )
; (1)
相对误差: E r =
ΔX
X
－ × 100% ; (2)
标准偏差: S = 1n － 1∑
n
i = 1
Xi － X( )
－
槡
2
。 (3)
表 1 不同形态木材试样的热释放速率试验值
Tab． 1 The experimental data of the heat release rate from different forms of wood samples
试样 Samples
HRR /( kW·m － 2 )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PP
FPP
PPB
FPPB
PB
PW
FB
PHRR 234. 5 233. 6 231. 3 235. 2 228. 7 215. 8 214. 5 221. 0 227. 9 220. 9
MHRR 54. 3 53. 4 55. 3 53. 5 54. 3 53. 5 54. 3 54. 7 52. 8 50. 9
PHRR 144. 6 147. 0 141. 1 142. 8 146. 0 140. 0 139. 8 154. 6 141. 1 146. 1
MHRR 38. 5 37. 8 38. 9 37. 7 35. 9 35. 8 37. 1 38. 5 38. 6 37. 3
PHRR 654. 2 637. 0 723. 2 573. 5 717. 4 647. 8 598. 8 692. 6 675. 4 720. 5
MHRR 152. 9 156. 0 173. 9 161. 6 167. 2 144. 4 147. 8 166. 1 159. 7 168. 3
PHRR 193. 5 201. 5 193. 0 191. 6 131. 4 187. 9 168. 4 206. 6 196. 5 195. 3
MHRR 56. 4 82. 3 70. 7 76. 0 73. 1 79. 7 69. 9 80. 1 71. 8 76. 4
PHRR 246. 8 256. 1 261. 6 293. 0 326. 4 285. 8 290. 8 263. 7 265. 2 280. 5
MHRR 112. 4 104. 2 117. 9 115. 4 117. 7 113. 8 114. 4 115. 9 120. 5 116. 9
PHRR 296. 9 288. 3 318. 9 318. 8 351. 4 371. 8 385. 5 361. 6 399. 5 343. 7
MHRR 109. 1 132. 0 115. 4 124. 6 110. 4 112. 3 124. 2 118. 0 126. 2 133. 2
PHRR 341. 7 361. 3 377. 0 450. 6 332. 7 294. 0 370. 8 353. 7 343. 6 425. 1
MHRR 128. 4 111. 2 131. 2 128. 8 121. 4 124. 1 124. 1 138. 7 129. 8 131. 2
表 2 不同形态木材试样热释放速率试验值的误差估算
Tab． 2 The error estimation of the heat release rate of experimental data from different forms of wood samples
试样 Samples
ΔXPHRR /
( kW·m － 2 )
E r PHRR
(% )
SPHRR /
( kW·m － 2 )
ΔXMHRR /
( kW·m － 2 )
E r MHRR
(% )
SMHRR /
( kW·m － 2 )
PP 7. 0 3. 1 7. 7 0. 93 1. 7 1. 2
FPP 3. 5 2. 4 4. 5 0. 92 2. 4 1. 1
PPB 44 6. 6 52 8. 0 5. 0 9. 5
FPPB 16 8. 3 22 5. 5 7. 5 7. 4
PB 19 7. 0 23 3. 1 2. 7 4. 4
PW 32 9. 3 37 7. 9 6. 6 8. 7
FB 34 9. 4 45 5. 6 4. 4 7. 3
由表 2 可知，试样 FPP 的 PHRR 试验值的所有
误差估算值是 7 种不同形态木材试样中最小的，其
次是 PP 试样。而实验室压制的 PPB 的算术平均误
差和标准偏差最大，尤其是其 SPHRR高达 52 kW·
m － 2，分别是 FPP 和 PP 的 11. 6，6. 75 倍。另外，4
种板状试样的误差估算值也较高，就标准偏差而言，
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林 业 科 学 52 卷
FPPB 的 SPHRR为 22 kW·m
－ 2，PW 与 FB 的 SPHRR也高
达 37 和 45 kW·m － 2。同时可知粉状试样 PP，FPP
的 MHRR 试验值的所有误差估算值是所有试样中
最小的，其 SMHRR分别为 1. 2，1. 1 kW·m
－ 2，远低于
其他 5 种标准板状试样，约为 SMHRR最大的 PPB 的
1 /8。试验数据的误差估算表明，粉状试样的 PHRR
和 MHRR 测定结果具有更好的精密度。
高的精密度预示着测定结果好的准确度和再现
性，在 7 种不同形态木材试样的 CONE 试验中，粉状
试样的热释放速率试验值都具有较小的误差估算，
表明粉状试样的测定结果具有更好的精密度，可重
复性高，这可能是因为木粉试样的组成均匀、稳定，
成分的差异性很小，且每次取样质量相同。而 FPP
的 SPHRR和 SMHRR具有比 PP 更低值，这可能是因为
APP 与木粉的研混过程使得试样更均匀。杨木实木
板 PB 的误差估算较大可能是因其来自不同杨树的
相同部分或同一杨树的不同部分，以致杨木燃烧过
程中的开裂时间、裂纹形状、裂纹深度会出现差异而
影响试验结果。木粉板 PPB 和 FPPB、胶合板 PW、
纤维板 FB 测定结果的误差估算大，可能是压板和
施胶等工艺过程、复杂而多变的存放环境以及燃烧
过程中试样的开裂、裂纹形状和深度、轻微卷翘等多
因素所导致。
2. 1. 2 总热释放量 ( THR ) 与平均有效燃烧热
(MEHC)的误差估算 不同形态木材试样的 THR
和 平 均 有 效 燃 烧 热 ( mean of effective heat
combustion，MEHC)的试验结果分别列于表 3，4。根
据式(1) ～ (3)计算的 THR 和 MEHC 的误差估算结
果列于表 5。
表 3 不同形态木材试样的总热释放量试验值
Tab． 3 The experimental data of total heat release from different forms of wood samples
试样 Samples
THR /(MJ·m － 2 )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PP 20. 1 19. 5 18. 9 19. 5 19. 3 18. 7 19. 8 20. 5 18. 8 18. 3
FPP 8. 14 7. 78 8. 18 7. 96 8. 37 8. 27 8. 08 8. 33 7. 89 7. 69
PPB 52. 0 56. 2 55. 7 56. 7 54. 3 52. 7 50. 3 54. 1 50. 6 56. 0
FPPB 32. 5 31. 4 30. 5 29. 0 29. 7 28. 1 32. 6 33. 2 31. 7 27. 9
PB 54. 0 48. 4 54. 9 50. 2 52. 4 49. 0 52. 1 54. 5 52. 4 52. 0
PW 46. 4 52. 2 47. 4 50. 5 48. 6 52. 3 53. 4 51. 3 53 56. 6
FB 63. 6 57. 9 63. 7 67. 0 66. 2 68. 9 72. 0 72. 2 72. 1 72. 8
表 4 不同形态木材试样的平均有效燃烧热试验值
Tab． 4 The experimental data of mean effective heat combustion from different forms of wood samples
试样 Samples
MEHC /(MJ·kg － 1 )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PP 13. 8 14. 0 13. 7 14. 0 13. 9 14. 1 14. 1 14. 0 13. 7 13. 8
FPP 7. 67 7. 46 7. 54 7. 78 7. 60 7. 57 7. 73 7. 84 7. 91 7. 83
PPB 14. 2 13. 6 14. 3 14. 2 12. 9 13. 0 12. 9 13. 7 12. 4 13. 4
FPPB 9. 67 8. 87 9. 09 8. 55 9. 21 9. 79 9. 13 8. 69 8. 94 9. 56
PB 12. 5 12. 3 12. 2 12. 2 12. 8 12. 0 12. 1 12. 6 12. 1 12. 2
PW 11. 5 11. 6 11. 5 11. 9 11. 6 13. 0 12. 2 12. 6 12. 9 12. 9
FB 11. 2 11. 1 10. 9 9. 66 10. 8 11. 5 11. 9 12. 0 12. 0 12. 0
表 5 不同形态木材试样的总热释放量和平均有效燃烧热试验值的误差估算
Tab． 5 The error estimation of THR and MEHC of experimental data from different forms of wood samples
试样 Samples
ΔXTHR /
( kW·m － 2 )
E r THR
(% )
STHR /
(MJ·m － 2 )
ΔXMEHC /
( kW·m － 2 )
E r MEHC
(% )
SMEHC /
(MJ·kg － 1 )
PP 0. 57 2. 9 0. 68 0. 13 0. 96 0. 15
FPP 0. 20 2. 5 0. 23 0. 13 1. 7 0. 15
PPB 2. 1 3. 8 2. 4 0. 58 4. 3 0. 66
FPPB 1. 7 5. 6 1. 9 0. 34 3. 8 0. 41
PB 1. 8 3. 4 2. 2 0. 24 1. 8 0. 27
PW 2. 5 4. 8 3. 1 0. 56 4. 6 0. 60
FB 4. 2 6. 2 4. 9 0. 62 5. 5 0. 76
87
第 3 期 袁利萍等: 木材试样形态对 CONE 热释放特性参数的影响
由表 5 可知，与 5 个标准板状试样相比，2 个粉
状试样的 THR 和 MEHC 试验值的误差估算仍是最
小的。试样 FPP 的 STHR为 0. 23 MJ·m
－ 2，不仅小于
PP 的 STHR(0. 68 MJ·m
－ 2)，也远小于其他 5 个板状
试样的标准偏差; 工业产品 FB 的 STHR最大，为 4. 9
MJ·m － 2，是试样 PP 的 7 倍多。根据表 5 所示 7 种
试样 MEHC 试验值的误差估算，PP 和 FPP 的 MEHC
测定结果的算术平均误差、相对误差和标准偏差是
所有试样中最小的，纤维板 FB 的 MEHC 数据误差
估算最大，其次为 PPB 和 PW。THR 和 MEHC 试验
值的误差估算结果表明，FPP 仍是所有木材试样中
试验数据精密度最好的，其次是 PP。
综合表 2 和表 5 可知，对于同一个试样来说，
CONE 试验的 PHRR，MHRR，THR 和 MEHC 4 个热
参数中，MEHC 试验值的所有误差估算是最小的，
其次是 THR，而 PHRR 试验值的误差估算最大。
以 PB 试样的标准偏差为例，其 MEHC 的标准偏差
为0. 27 MJ·kg － 1，MHRR，THR 的标准偏差分别为
2. 2 kW·m－ 2，4. 4 MJ·m－ 2，而它的 SPHRR高达 23 kW·m
－ 2。
这说明 PHRR 更容易受到试样自身和外界因素的
影响，用 PHRR 解释材料燃烧危险性时，与 HRR，
THR 相结合会更具说服力; MEHC 值的误差估算
小，表明材料分解释放出的挥发物燃烧时主要与
燃烧状态有关，不易受试样形态等因素的影响，使
得 MEHC 值比其他热释放参数具有更好的精密度
和重现性。
相比杨木板、胶合板等标准试样，粉状试样
测定结果的误差估算小、精密度高，具有更好的
重现性和可靠性。在 CONE 试验中采用粉状试
样，可简化试样制作程序，减少人力物力，利于材
料的燃烧、阻燃、防火研究及阻燃机制的探索。
采用粉状试样进行 CONE 试验便于研究各种单
因素对材料燃烧时物理、化学变化的影响规律，
而排除压板工艺、加工助剂等众多因素的影响，
更能解释材料燃烧本质和影响机制，便于探讨不
同阻燃剂的作用机制，能为木质材料的研究提供
科学依据，为胶合板、纤维板等工业产品的制备
和改进提供服务。
2. 2 CONE 试验的燃烧残余物
图 1 为燃烧前的杨木粉 PP 和 7 种不同形态木
材试样的 CONE 试验燃烧产物的数码照片。从图中
可以看出，杨木粉燃烧后的残余物表面还像燃烧前
一样平整，而 APP 阻燃杨木粉试样 FPP 四角在燃烧
过程中轻微翘起，这是由于 APP 分解产生气体所
致。5 种标准试样燃烧后的残余物形貌表明，在燃
烧过程中，不同试样有不同程度的弯曲、开裂、轻微
卷翘等试样形貌的改变，这些改变导致试样内层未
燃烧部分与氧气接触而继续燃烧，从而影响 CONE
的试验结果。所以，在研究阻燃剂的阻燃机制时，粉
状试样的 CONE 试验结果干扰因素少，结果更可靠，
也更具有说服力。
2. 4 CONE 热释放参数的试验值与平均值
不同形态木材试样 PHRR，MHRR，THR 和
MEHC 的准确度与精密度的关系如图 2 所示。
图 1 杨木粉试样和 7 种不同形态木材试样的 CONE 试验燃烧残余物
Fig． 1 Poplar powder sample and the digital photographs of the residue chars after CONE tests
A. 杨木粉试样 Poplar powder sample;B: PP，C: FPP，D: PB，E: PPB，F: FPPB，G: PW，H: FB．
准确度表示测定结果与真实值的符合程度，而
精密度反映测定结果的重现性。由于真实值是未知
的，忽略平均值与真实值之间的误差，平均值近似等
于真实值。从图 2a 可知，PP 与 FPP 的 PHRR 试验
结果的平均值与各个试验值很接近，而杨木实木板
PB 有 1 个试验值偏离平均值较远。杨木粉板 PPB
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林 业 科 学 52 卷
图 2 不同形态木材试样 CONE 热释放特性参数试验值与平均值的关系
Fig． 2 Relationship of the measured value and the mean value of wood samples
◆试验值 Measured value ▲平均值 Mean value．
样品从上到下依次为 PP，FPP，PPB，FPPB，PB，PW，FB。Samples from the bottom to top: PP，FPP，PPB，FPPB，PB，PW，FB．
的试验值偏离平均值的情况比 PB 更严重。胶合板
PW 和纤维板 FB 的 10 个试验值中也出现了个别值
偏离平均值较远。图 2b，c，d 中，各试样的 MHRR，
THR，MEHC 试验结果也与 PHRR 情况类似。相比
杨木板、胶合板等板型材料，粉状试样的测定结果具
有很好的精密度和准确度，可靠性高。因此，采用粉
状试样来进行 CONE 试验研究，不仅能解决制备标
准试样所需苛刻条件、费时费力成本昂贵的难题，也
有更高的试验重现性和可靠性。
3 结论
从 7 种不同形态木材试样的热释放特性参数试
验值的 ΔX，E r和 S 可知，在 PHRR，MHRR，THR，
MEHC 4 个热释放特性参数测定结果中，MEHC 的
误差估算值是所测 4 个热释放特性参数中最小的，
而 PHRR 的误差估算值最大。在 4 个热释放特性参
数中，PHRR 值最易受到试样自身和外界因素的影
响，与 HRR，THR 相结合使用更具说服力; 而
MEHC 值主要与试样燃烧状态有关，不易受试样形
态等因素的影响，具有更高的重现性和可靠性。
综合而知，相比 PP，FPP 的 SPHRR为 7. 7 和 4. 5
kW·m － 2，FPPB 的 SPHRR为 22 kW·m
－ 2，PW 与 FB
的 SPHRR为 37 kW·m
－ 2和 45 kW·m － 2，PPB 的 SPHRR
高达 52 kW·m － 2。PP，FPP 的 SMHRR分别为 1. 2 ，1. 1
kW·m － 2，约为 SMHRR最大的 PPB 的 1 /8。PP，FPP 的
STHR，SMEHC也是 7 种不同形态木材试样中最小的。
同样，PP 和 FPP 的 THR，MEHC 试验结果的误差估
算值也远小于 5 种板状试样。因此，PP，FPP 试验数
据精密度高，具有更好的重现性和可靠性; 而且
PP，FPP 试样的制样简单，原料需求量少，制样耗时
短，可节省大量的人力物力，符合低碳环保的要求。
所以粉状试样适合于 CONE 试验尤其适于实验室进
行的材料防火阻燃处理、阻燃剂等助剂的筛选以及
阻燃机制探究等工作量大的科学研究。
参 考 文 献
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(责任编辑 石红青)
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