木材阻燃技术调研报告

对木材阻燃技术的全面调研材料

木材阻燃技术调研报告

木材为重要的工业工程用材料，在日本、欧洲等国家和地区，越来越多的木材被用于剑术及室内装饰。近年来，随着人民生活水平的逐步改善，建筑装修用木材总消耗量的比例呈逐年上升趋势。但是，未经处理的木材及其制品是可燃性材料。据火灾统计资料分析，世界各国火灾事故中，建筑火灾占首位，且建筑物火灾中21%与木材，织物等纤维有关，据我国消防部门分析，虽然火灾起因各异，但火势扩大、人员伤亡都与建筑物内装修使用的木质材料等可燃性材料有直接关系，为了减少火灾，全世界范围内正在蓬勃开展各种材料的阻燃研究，许多国家都以法律的形式要求使用阻燃材料。在我国，也推行强制性的消防法规，如1995年1月，公安部公布实施《公共娱乐场所消防安全管理规定》；同年3月，建设部向全国有关部门发出通知，批准《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95为强制性国家标准，子1955年10月1日起施行。可见，研究木材阻燃技术具有极其重要的意义。 1 木材燃烧机理

当木材遇100℃高温时,木材中的水分开始蒸发；温度达180℃时,可燃气体如一氧化碳、甲烷、甲醇以及高燃点的焦油成分等开始分解产生； 250℃以上时木材热解急剧进行，可燃气体大量放出,就能在空气中氧的作用下着火燃烧；400～500℃时，木材成分完全分解，燃烧更为炽烈。燃烧产生的温度最高可达900～1100℃。

木材燃烧时,表层逐渐炭化形成导热性比木材低(约为木材导热系数的1／3～1／2)的炭化层。 当炭化层达到足够的厚度并保持完整时，即成为绝热层，能有效地限制热量向内部传递的速度，使木材具有良好的耐燃烧性。利用木材这一特性，再采取适当的物理或化学措施，使之与燃烧源或氧气隔绝，就完全可能使木材不燃、难燃或阻滞火焰的传播，从而取得阻燃效果。

木材阻燃是通过用化学药剂对木材进行处理，从而抑制木材被引燃的过程，达到阻止燃烧的目的。木材经过阻燃处理后应达到一定的阻燃性、阻燃耐久性和不受气候的影响外，还需达到如下要求：

第一， 要求阻燃处理后木材发烟量小；

第二， 要求阻燃处理后木材的强度降低较小，允许强度降低为10%左右； 第三， 要求阻燃处理后木材有良好的装饰性能；

第四， 要求阻燃处理后木材还具有三性，尺寸稳定性，防腐性，防朽和防 虫， 这是木材阻燃的发展方向；

第五， 无毒和价格低廉。

但是目前工业上应用的大多数木材阻燃处理，还不能全部满足上述要求。

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2 木材阻燃机理

覆盖理论 阻燃剂在低于木材燃烧温度下融化，形成一种隔热的珐琅质层或泡沫层，使木材与热空气和火焰隔绝，防止可燃气体外逸，从而起到阻燃作用。物理障碍可以同时阻止发烟燃烧和有焰燃烧。这种障碍可以阻止可燃性气体外逸，也可以阻止氧气进入基质，此外还可以将可燃基质与高温隔离。膨胀型阻燃涂料所形成的含炭泡沫是这种障碍作用的典型实例

热理论 某系阻燃剂在熔融或分解过程中吸收大量热量，可以延缓木材温度升高到热分解的温度，从而抑制木材表面着火。含有大量结晶水的化合物作为阻燃剂，可以通过物理变化和化学变化吸收热量一保护木材表面不致着火。水在蒸发时要吸收气化潜热，因而减缓了木材的热解反应。

不燃气体冲淡作用理论 阻燃剂在低于木材正常燃烧温度下受热分解释放出来的不燃性气体或水蒸气，可以冲淡木材热分解形成的可燃性气体，构成一种不燃性混合气体，同时将木材与周围空气隔绝，起到延缓燃烧的作用。

自由基补集理论 在热解温度下，阻燃剂释放出自由基抑制剂，可以阻断燃烧过程中的链式反应。例如，卤系阻燃剂主要通过分解放出卤化氢来抑制燃烧过程中自由基的链式反应。

炭量增加和挥发物减少理论 阻燃剂通过参与木材热解反应，降低热解的起始温度，使木材的热解反应朝着产炭量增加及挥发物产量减少的方向发展。许多研究表明，阻燃剂改变木材燃烧的反应过程，增加炭的产量，降低可燃性气体产量。当炭量上升和挥发物产量下降时，热释放速率必定下降。根据炭量增加理论，阻燃处理可以影响木材的热解过程，通过阻燃剂的催化作用有可能使木材在热解反应过程中形成更多的木炭和水分，是木材剧烈热解的温度有所降低，并减少可燃气体的产量，从而降低木材燃烧的剧烈程度，达到抑制木材燃烧的目的。

聚磷酸铵和硼酸锌复合阻燃剂的阻燃机理可以用以上理论解释：聚磷酸铵溶解进入木材组织中，在木材内部催化木材分解和脱水成炭；聚磷酸铵受热分解产生的氨气、水蒸气对木材分解产生的额可燃性气体和氧气具有稀释作用，聚磷酸铵分解产生的磷氧自由基可以阻断链式燃烧反应，从而减少燃烧放热量，有效地减缓木材燃烧的剧烈程度；由于木材分解产物

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不能完全燃烧，因此，聚磷酸铵在成炭阻燃的同时也催化产生大量的烟雾和毒气。硼酸锌以疏松的粉末状态附着与木材表面，通过隔热隔气作用阻碍木材的燃烧反应，通过吸附木材分解产生的可燃性气体和聚磷酸铵分解产生的气相阻燃气体可以在木材表面形成一个高浓度的还原性气相阻燃保护层；硼酸锌在吸附木材分解产物的同时也吸附空气中的氧气，因此，硼酸锌可以催化木材分解产物完全氧化为二氧化碳，有效地降低为其中烟雾和毒气的浓度。当硼酸锌和聚磷酸铵形成复合阻燃剂时，各个组分以各自不同的阻燃机理发挥作用，相互协同配合、取长补短，对于木材阻燃和抑烟产生明显的复合效应。

3 木材阻燃的处理方法

木材阻燃处理方法大致可分为两大类：一是溶剂型阻燃剂的浸渍法，另一是防火涂料（又称阻燃涂料）的涂布法。

溶剂型阻燃剂的浸渍法 木材阻燃浸渍处理方法及其工艺处理的效果，主要取决于木材吸收阻燃剂的吸收量和透入深度。各种树种木材的浸注性不同，有些木材即使在相当大的压力下，阻燃剂也难透入，而某系木材很容易浸注，很快就能全浸透。一次进行阻燃处理前，应首先了解该树种的木材浸注性的难易，选择合理的木材阻燃处理方法及工艺，达到规定的吸收量和透入深度，使木材达到规定的阻燃效果。

木材浸注性的难易一般分为4个等级：最易浸注、易浸注、较难浸注和难浸注。等级划分主要依照相同作业方法处理时处理液的吸收量多少，或者附带考虑透入深度。人们研究木材防腐处理已有170多年的历史，远远超过研究木材阻燃处理的时间，了解并借鉴木有财防腐处理方法对研究木材阻燃处理是有益处的。该法大体上可分为两种：

3.1.1常压浸渍法

粘度较低的阻燃剂溶液，在室温或者加热条件下，将木材浸在该溶液中，浸渍时间长短取决于要求阻燃程度和木材的性质。该法设备简单，操作方便，成本低廉，但仅适用于薄板材料以及渗透性能较好的材质，药剂渗透的深度仅为6~10毫米。为了加大阻燃剂的渗透程度和吸药量，可采取热—冷浸渍法。

3.1.2真空—加压浸渍法

木材至于受压容器中抽成一定真空，出去木材细胞腔内之气体，再放空引入阻燃剂药液，加压后使阻燃剂药液压入到木材细胞内。此法根据真空度和加压程度不同，分为“满细胞法”和“双真空法”。

3.1.2.1 满细胞法

前真空步骤：将木材置于高压罐内，抽真空至0.08~0.086MPa，抽真空时间15~60min，

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抽出木材内部存留的空气，抽真空的目的是降低药液进入木材 …… 此处隐藏：2725字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……