塑料防火安全必修课丨秒懂灼热丝起燃温度(GWIT)

           灼热丝（GWT）测试是针对无人值守电器的强制性测试，其标准及检测方法是由IEC制定的，是电子产品出口欧洲市场重要的标准之一。GWT是由IEC60335标准中三个测试组成的GWIT、GWFI、GWT。

 

           通俗地说，灼热丝试验GWT从低温度到高温度做一系列的试验，第一次出现着火的那次是灼热丝起燃温度GWIT，处于合格和不合格临界“恰好合格”的那次是灼热丝可燃性指数GWFI。

 

           严谨版定义如下

           ①GWIT（Glow Wire Ignition Temperature，灼热丝起燃温度）：衡量材料在灼热丝测试中起燃的最低温度。测试中，如果材料在特定温度下起燃且燃烧时间超过5秒，则记录该温度为GWIT。

           ②GWFI（Glow Wire Flammability Index，灼热丝可燃性指数）：衡量材料在灼热丝测试中起燃后能自行熄灭的最高温度。测试中，如果材料在移开灼热丝后30秒内火焰熄灭且不引燃下方的包装纸，则记录该温度为GWFI。

 

       ;    灼热丝起燃温度（GWIT）作为评价塑料材料防火性能的重要指标，其测定方法和影响因素的研究显得尤为重要。本文将深入了解GWIT的测定方法、探讨其受哪些因素的影响，并展望GWIT优化的研究方向及应用挑战。

 

           一：GWIT测试怎么操作？

           ①测试原理

           GWIT是比标准化试验程序测得的最高温度高出25 ℃(或 30℃)的温度。在此过程中，受试材料不起燃，或任何一次火焰现象中持续有焰燃烧不超过5 s，且试样不会完全烧尽。常见的标准有：GB/T 5169.13-2024，IEC 60695-2-13-2021。

 

           ②关键步骤

           • 样品制备

           按标准尺寸（长×宽≥60×60 mm）制样，首选厚度值包括0.1 mm±0.02 mm、0.2 mm±0.03 mm、0.4 mm±0.04 mm、0.75 mm±0.15 mm、1.5 mm±0.15 mm、3.0 mm±0.25 mm 或 6.0 mm±0.4 mm。确保表面平整、无缺陷。

           • 试验起始温度见下表

           • 试验判据：如果试样满足以下条件，则认为通过本试验：

           a)不起燃；

           b) 如果总火焰现象时间(tr)不超过5s，且试样没有被完全烧尽。

           ③设备要求

       ;    • 环境条件：温度15°C~35°C，湿度：≤75%RH。

   ;        • 灼热丝测试仪需具备精确控温、压力和时间控制功能。

 

           二：哪些是影响GWIT的主要因素？

           ①材料成分

           • 高温塑料（PEEK、PI）：芳香环或刚性链结构（如PEEK的醚酮骨架）具有高分解温度（＞500°C），GWIT普遍≥900°C。

           • 通用塑料（PP、PE）：线性链结构易热解，GWIT通常仅650~750°C。需依赖阻燃剂提升性能。

           • 结晶性材料（PA、PBT）：熔融温度（Tm）高且熔体粘度大，可延缓滴落（如PA66的Tm≈260°C，GWIT≥800°C）。

 

           ②加工工艺

           • 注塑温度与冷却速率：影响材料结晶度。高结晶度材料（如PBT）通常具有更高的GWIT。

           • 材料厚度：

           较厚样品（如4~5 mm）：热量在材料内部积累更显著，表面升温速率较慢，但内部热容量大，可能延长燃烧时间。较厚样品因自身重和热容量大，熔融滴落风险低，可更真实反映材料起燃特性。

           较薄样品：热量快速传递至背面，表面温度不易维持，可能需更高温度才能起燃；但过薄（如＜2 mm）易被灼穿，导致测试无效。薄样品（尤其热塑性材料）易熔融滴落，可能因滴落物引燃下方棉纸而导致测试提前终止。

 

           ③热降解行为

           • 成炭能力：材料在高温下形成致密炭层可阻隔热量和氧气，提高GWIT（如含硅酮的PC/ABS合金）。

           • 分解产物：挥发性可燃气体（如烃类）会加速燃烧，降低GWIT。

 

           ④测试条件

           • 灼热丝接触压力：压力过大会加速热量传递，导致GWIT降低。

           • 环境氧浓度：高氧环境（如>21%）可能显著降低GWIT。

 

           三：如何优化GWIT？

           ①阻燃剂协同效应研究纳米级阻燃剂（如纳米黏土）与传统阻燃剂的协同作用，以提高热稳定性并减少添加量。

           ②材料结构设计开发多层复合材料，表层使用高GWIT材料（如聚醚醚酮PEEK），内层兼顾力学性能。

           ③动态热分析结合热重分析（TGA）和锥形量热仪（Cone Calorimeter）数据，预测GWIT与材料热降解动力学的关系。

   ;        ④标准化改进针对新型材料（如生物基塑料），推动GWIT测试标准的适应性更新。

 

           四：应用与挑战

           • 应用：GWIT广泛用于电子电器外壳、绝缘材料等领域的防火安全认证（如UL、IEC标准）。

           • 挑战：平衡高GWIT与材料成本、加工性能及环境友好性（如无卤化趋势）。

 

           总结

           GWIT就像塑料的"防火考试分数"，通过优化材料和工艺可以拿高分。选择合适厚度、添加阻燃剂、控制加工条件，都能帮助塑料通过这项重要测试！未来研究可通过阻燃协同效应和材料结构创新进一步提升GWIT，同时推动测试标准与技术发展的同步更新。相关服务直达：塑料原料及制品检测