一般而言，阻燃聚合物的燃燒涉及幾種阻燃模式：如抑制火焰、氣相或凝聚相的稀釋、釋放出吸熱性的水分子冷卻凝聚相的溫度、阻隔效應等。對于給定的材料，評價每一種阻燃模式的效果對正確理解其燃燒性能是十分重要的。在這篇文章中我們提出了一種簡單的，經驗性的評價阻隔效應的新方法，該方法能將阻隔效應與其他效應區別開來。這種方法是基于錐型量熱儀和PCFC小型量熱儀所得到的熱釋放速率數值的比較，由Lyon和Walters最近開發的。我們的方法考慮了在錐型量熱儀中起作用而在PCFC小型量熱儀中不起作用的一些阻燃效應。比如，尺寸為10*10*0.4 cm3的樣品其阻隔效應在錐型量熱儀中就能起作用，而在PCFC小型量熱儀中，由于樣品質量在1-2mg，阻隔效應就不起作用。

相較而言，自由基捕捉和吸熱效應等延緩材料熱降解的阻燃效應在兩種儀器中都能起作用。在錐型量熱測試中，由于阻燃劑的加入所導致的熱釋放速率峰值pHRR（或HRC/sumHRC）的降低值就應該比在PCFC小型量熱儀中所得到的降低值更高（或至少相等）。我們做如下定義：R1，為在同一功率下，阻燃樣品在PCFC小型量熱儀測試中得到熱釋放峰值（HRC）與未阻燃樣品得到的峰值的比值；相應的，R2為在同一功率下，阻燃樣品在錐型量熱儀中得到的熱釋放速率峰值（pHRR）與未阻燃樣品得到的峰值的比值。將R1（Y軸）R2（X軸）作圖，就可以得到阻燃劑的相應阻燃模式的有用信息。Figure 1是我們實驗室對超過50種阻燃樣品測試得到的結果。測試用高分子材料為PMMA、EVA、PA6、PA12/SEBS和不飽和聚酯。所用阻燃劑或納米粒子為ATH、MDH、Al(OH)3、Al2O3、TiO2、納米硅粒子、蒙脫土、聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸鹽、硼酸鋅、碳納米管中的兩種或三種。

從實驗結果數據和圖表我們發現，大部分點都落在了Y=X這條線之上。這條線對應的是兩種測試手段所得到的pHRR相等時的線。從而我們可以更加確定我們的假設：即pHRR在錐型量熱儀測試中其降低值比在PCFC小型量熱儀測試中更高。僅有幾個點在Y=X線之下，這可能是由一些不確定的數據造成的。現在我們可以對一些聚合物-添加劑體系作更詳細的研究。在這里，以EVA-MDH體系為例。在EVA中，MDH是種常用高添加量（60 wt%）的添加劑。在此添加量下，MDH不僅可以在凝聚相中起到稀釋填料的作用（即可燃的高分子相對減少），也可以作為隔熱層，阻隔可燃氣體的擴散和熱的傳導。將Evatane 2830和MDH Magnifin H10經過雙螺桿擠出及注塑成型得到尺寸為10*10*0.4 cm3的樣品用于錐型量熱測試（功率為50kW/m2）。同時對上述樣品進行PCFC小型量熱測試。Figure 2為R1- R2的趨勢線。在PCFC測試中，EVA顯示有兩個釋熱峰值，對于計算R1更為方便。從圖中可以發現，隨著MDH添加量的增加，曲線漸漸地移向Y=X這條線。當MDH添加量較低時，釋熱峰值的降低值在兩種測試方法中基本相等。另外，sumHRC的降低值與MDH的添加量相當。因此，我們可以得到如下結論：MDH在這里只是起到稀釋填料的作用。在高添加量下，在錐型量熱測試中，釋熱峰值pHRR的降低值比sumHRC的降低值更重要：可以假設阻隔效應起到作用，而且該效應越來越明顯。這種方法還可以分別計算稀釋效應和阻隔效應對pHRR的影響。在PCFC測試中，sumHRC的降低值可以完全歸因于MDH的稀釋效應。在錐型量熱測試中的進一步降低則可以歸因于阻隔效應。以EVA-MDH 40-60樣品為例，在PCFC測試中sumHRC的降低了55%，而在cone測試中降低了74%。因此，稀釋效應部分就等于(55/74)*100 = 74 %，而阻隔效應部分則為[(74-55)/74]*100 = 26 %。其他的阻燃效應也可以根據上述方法計算得到。特別是由于材料的輻射系數限制了材料吸收熱量的大小，故其在錐型量熱測試中對材料的燃燒性質有很大的作用。當材料的表面輻射系數改變，材料的點燃時間和pHRR都可以相應地改變。相反，在PCFC測試中材料的表面輻射系數就不能起到任何作用。因此，對于給定的材料，這種方法可以用來確定表面輻射系數對pHRR減少起到何種作用。