(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210691288.6 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 邢伟义　胡源　张紫璇　宋磊　 (74)专利代理 机构 安徽省合肥新 安专利代理有 限责任公司 34101 专利代理师 陆丽莉　何梅生 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种材料火灾危险性综合评价方法 (57)摘要 本发明公开了一种材料火灾危险性综合评 价方法， 是将材料火灾危险性划分为引燃危险 性、 热危险性、 非热危 险性三类， 并基于UL ‑94垂 直燃烧测试、 极限氧指数测试、 热重分析仪和锥 形量热仪获取试验数据， 通过层次分析法确定材 料火灾危险性评价指标体系及权重， 随后根据理 想解法处理试验数据并计算测试材料与高火灾 危险性情况的相对接近程度， 从而根据归一化处 理将其转化为材料火灾危险性 综合指标分值。 本 发明能够实现材料火灾危险性的定量评价， 能为 阻燃剂的选取、 材 料体系的优化 提供理论依据。 权利要求书3页 说明书11页 附图1页 CN 115223666 A 2022.10.21 CN 115223666 A 1.一种材料火灾危险性综合评价方法， 其特征在于， 是对测试材料的引燃危险性、 热危 险性、 非热危险性进行综合评价， 并包括如下步骤： 步骤1、 基于试验获取评价指标原 始数据矩阵： 1.1、 基于UL ‑94垂直燃烧测试和极限氧指数测试得到测试材料的垂直燃烧等级和极限 氧指数值； 1.2、 利用热重分析仪得到所述测试材料在a种升温速率下的热解特性参数， 包括： 热解 速率峰值和热解峰值温度， 并通过平均法获取 热解特性 参数的平均值作为评价指标参数； 1.3、 利用锥形量热仪得到所述测试材料在b种热辐射通量下的燃烧特性参数， 包括： 点 燃时间、 热释放速率峰值、 总热释放量、 热释放速率峰值时间、 有效燃烧热、 残炭量、 总烟产 量、 CO生成量和CO2生成量； 1.4、 基于材料在b种热辐射通量下的燃烧特性参数， 根据点燃时间、 热释放速率峰值分 别与热辐射通量的变化拟合曲线得到固有燃烧特征参数， 包括： 临界着火热通量、 热响应参 数和热释放 参数； 1)临界着火热通 量： 当测试材料为热薄型材料或热厚型材料时， 利用式(1)或式(2)得到所述测试材料的点 燃时间tig并进行拟合后得到临界着火热通 量： 若测试材料为热薄型材料， 则以tig‑1为纵坐标， 以测试环境的热辐射通量Qig为横坐标 绘制散点图并进行线性拟合， 所 得到的拟合 直线与x轴的截距即为临界着火热通 量； 若测试材料为热厚型材料， 则以tig‑0.5为纵坐标， 以测试环境的热辐射通量Qig为横坐标 绘制散点图并进行线性拟合， 所 得到的拟合 直线与x轴的截距即为临界着火热通 量； 当测试材料为热薄型 材料  (1) 当测试材料为热厚型 材料  (2) 式(1)～式(2)中， Tig和T∞分别为测试材料的引燃温度和环境温度； ρ、 cp、 d、 k分别为材 料的密度、 比热容、 厚度和热导 率， 且均为常数； 2)热响应参数： 利用式(3)得到测试材料的热响应参数TRP， 并以tig‑0.5为纵坐标， 以热辐射通量Qig为横 坐标绘制散点图后进 行线性拟合， 所得的拟合曲线斜率的倒数即为测试材料的热响应参数 值； 3)热释放 参数： 利用式(4)得到测试材料的热释放参数HRP， 并以热释放速率峰值PHRR为纵坐标， 以热 辐射通量Qig为横坐标绘制散点图后进行线性拟合， 所得的拟合直线的斜率即为测试材料的 热释放参数值； HRP＝Δhc/L  (4) 式(5)中， Δ hc为测试材料的燃烧热； L 为测试材料的汽化热。 由所述热解速率峰值、 热解峰值温度、 点燃时间、 临界着火热通量、 热响应参数、 极限氧权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115223666 A 2指数、 垂直燃烧等级、 热释放速率峰值、 总热释放量、 热释放速率峰值时间、 热释放参数、 有 效燃烧热、 残炭量、 总烟产量、 CO生成量和CO2生成量共同构成评价指标原 始数据矩阵； 步骤2、 基于层次分析法确定综合评价指标体系及权 重： 2.1、 确定材料火灾危险性的综合评价目标层A下的准则层B的指标体系分别为引燃危 险性B1、 热危险性B2、 非热危险性B3； 确定引燃危险性B1下的方案层分别为： 热解速率峰值C11、 热解峰值温度C12、 点燃时间 C13、 临界着火热通 量C14、 热响应参数C15、 极限氧指数C16、 垂直燃烧等级C17； 确定热危险性B2下的方案层分别为： 热释 放速率峰值C21、 总热释放量C22、 热释放速率峰 值时间C23、 热释放参数C24、 有效燃烧热C25、 残炭量C26； 确定非热危险性B3下的方案层分别为： 总烟产量C31、 CO生成量C32和CO2生成量C32； 2.2、 两两比较所述准则层B的指标体系的相对重要程度， 并两两比较同一准则层下的 各方案层之间的相对重要程度， 得到指标比较矩阵； 2.3、 通过层次分析法中的一致性比例计算方法对所得指标比较矩阵进行一致性检验， 若一致性检验结果CR小于所设定的阈值， 则表示一致性检验通过； 否则， 返回步骤2.2顺序 执行； 2.4、 根据通过一致性检验的指标比较矩阵， 计算准则层B对目标层A的指标权重矩阵cBA 和方案层C对准则层B的指标权重矩阵cCB， 从而利用式(5)计算方案层C对目标层A的指标权 重矩阵cCA； cCA＝cBAcCB  (5) 步骤3、 基于理想解法的综合评价： 3.1、 根据指标属性， 利用式(6)或式(7)对所述评价指标原始数据矩阵进行同向化处 理， 并得到同向化处 理后的极小型指标 数据x`： x`＝1/x， x>0   (6) x`＝M‑x， x≤0  (7) 式(6)或式(7)中， M为所述测试材料在b种热辐射通量下的评价指标原始数据矩阵的最 大值； x表示评价指标原 始数据矩阵中的极大 型指标数据， 由同向化处理后的极小型指标数据x`以及评价指标原始数据矩阵中的极小型指标数 据组成同向化数据矩阵； 3.2、 将同向化数据矩阵进行向量归一 化后， 得到归一 化后的同向化数据矩阵； 3.3、 基于归一化后 是同向化数据矩阵， 利用式(8)和式(9)分别确定正理想解Z+和负理 想解Z‑： 式(8)和式(9)中， zij为第i个测试材料的第j种评价指标原始 数据， m为评价指标原始数 据的种类数， 为i个测试材料在b种热辐射通量下第m个评价指 标原始数据的最大值， 为i个测试材料在b种热辐射通量 下第m个评 价指标原始数据的最小值， [(max  zij)]为i个测 试材料在b种热辐射通量下评 价指标原始数据的最 大值矩阵， [(min  zij)]为i个测试材料在 b种热辐射 通量下评价指标原 始数据的最小值矩阵；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115223666 A 3