木材纖維基超輕質(zhì)材料的阻燃性能及機(jī)理研究.pdf

1、木纖維基超輕質(zhì)材料利用液體發(fā)泡工藝制備，密度在0.03-0.09 g·cm-3范圍，可在包裝與保溫等應(yīng)用領(lǐng)域取代聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)。但作為超低密度的木質(zhì)材料，在防火性能方面仍然與EPS材料一樣面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
　　本研究采用硼、氮-磷、硅和鹵素系4種組分復(fù)合的無(wú)機(jī)阻燃劑制備難燃木纖維基超輕質(zhì)材料，通過(guò)常溫極限氧指數(shù)法和氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛灼燒法優(yōu)化了無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑各組分的配比，確定優(yōu)化阻燃劑配方。并借助熱分析、錐形量熱、X-射線衍

2、射和紅外光譜等儀器分析手段，對(duì)木纖維基超輕質(zhì)材料獨(dú)特的燃燒熱解特點(diǎn)、燃燒過(guò)程的熱釋放和尾氣煙霧毒性、阻燃機(jī)理及阻燃劑各組分協(xié)效作用進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　熱分析研究表明木纖維基超輕質(zhì)材料的燃燒熱解有不同于其它木質(zhì)材料的爆燃現(xiàn)象，放熱集中且迅速，瞬間放熱量高，火場(chǎng)中造成的危害更大。研究指出纖維素結(jié)晶區(qū)在400℃時(shí)瞬間崩潰式的熱分解導(dǎo)致了爆燃現(xiàn)象，爆燃現(xiàn)象是火勢(shì)迅速擴(kuò)散的重要原因。該材料阻燃的關(guān)鍵在于提高纖維素結(jié)晶區(qū)的熱穩(wěn)定性。X-射線

3、衍射和紅外光譜分析研究證明了硅系阻燃組分能夠增強(qiáng)炭層致密性，并與酸催化脫水成炭作用配合有效提高了纖維素結(jié)晶區(qū)的熱穩(wěn)定性。錐形量熱分析研究表明經(jīng)無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃處理后的木纖維基超輕質(zhì)材料有焰燃燒時(shí)間低于30s，在火場(chǎng)高溫中能夠維持陰燃狀態(tài)，燃燒熱解進(jìn)程緩和，放熱平穩(wěn)，有優(yōu)異的抑煙性。
　　無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑優(yōu)化配方為硼系阻燃劑用量35%，氮-磷系用量27%，硅系用量15%和鹵素系用量28%，制備的材料氧指數(shù)為43.0，灼燒成炭殘重率61.3