淺談木材阻燃劑的分類

2020-12-03 盛大華源

基於木材的結構、性質和應用特點,木材阻燃劑主要由含有磷、氮、硼和滷素的化合物或混合物組成,而由於含滷素的阻燃劑在燃燒時產生強腐蝕性有毒的滷化氫等氣體,同時往往煙密度較大,故而近年來含滷素的阻燃劑研究和應用逐漸減少,使含有磷、氮、硼元素的阻燃劑成為木材阻燃劑的主體。按性質、製備和應用特點並考慮到阻燃劑研究的現狀,將木材阻燃劑分為:①無機阻燃劑;②有機阻燃劑;③樹脂型阻燃劑;④反應型阻燃劑;⑤其他類型阻燃劑。

011、無機木材阻燃劑

歷史最悠久的阻燃劑,雖然有吸溼性大和易從木材中析出等嚴重缺點,但由於這類阻燃劑成本低廉、生產方法簡單而易於被木材處理行業掌握,至今仍被部分木材企業採用。目前使用的第三代無機木材阻燃劑是在改進第二代木材阻燃劑的吸溼、析出性質過程中發展起來的,其主要技術是增大無機離子的體積,如以相對分子質量大的水溶性低聚物聚磷酸鹽代替磷酸鹽,或採用內部反應法生成不溶性阻燃劑。例如可以利用化學反應的溫度特性,配製單一的阻燃處理液在常溫下處理木材,然後通過窯幹或加熱處理使處理液在木材內部反應生成不溶性阻燃劑。近年來,具有阻燃和防腐、防黴等功能的多效木材阻燃劑,以及適應不同阻燃方法以滿足市場需求的新型木材阻燃劑受到一定重視。

由於各種阻燃劑的阻燃機理不同,採用單一的阻燃劑很難達到理想的效果,通常採用複合型阻燃劑。這樣不僅可以降低成本,更主要的是使阻燃材料的物理力學性能損失減少到最低限度。現在主要包括硼化合物,金屬氫氧化物以及後來發展起來阻燃協同作用,主要以磷-氮複合,磷-滷複合、磷-氮-硼複合等高效阻燃體系為特徵的無機阻燃劑,其中磷-氮複合阻燃劑是木材阻燃劑中比較受青睞的,由於近年來要求阻燃劑無滷、低煙、低毒的呼聲日益高漲,所以氫氧化鋁和氫氧化鎂,在很多阻燃應用中倍受重視,很具發展前途。

022、有機木材阻燃劑

添加型有機木材阻燃劑的出現雖然晚於無機阻燃劑,但發展較快,迄今也大體上經歷三個發展階段。有機磷系阻燃劑主要包括磷酸酯、膦酸酯、亞磷酸酯、有機磷鹽、含磷多元醇-氮化合物等。有機木材阻燃劑的主流仍然是含磷、氮和硼元素的多元複合體系。該阻燃劑能抗流失、對木材物理力學性能影響不大。第三代有機木材阻燃劑食物甲醛釋放、低遷移、低吸溼或基本不吸溼(與未處理材類似)的高效阻燃劑。這種阻燃劑往往追求一劑多效,不僅減弱了多次處理給木材材性帶來的不利影響,而且降低了處理成本。例如,採用相對分子質量較大的含氮有機化合物與磷酸生成的低吸溼性磷酸鹽作為阻燃元素磷和氮的載體,再與硼化合物組成磷-氮-硼高效阻燃體系,其代表品種具有阻燃、防腐、防白蟻性能的FRW木材阻燃劑。

033、樹脂型木材阻燃劑

樹脂型木材阻燃劑在配方中加入低聚合度合成樹脂,浸漬木材後,在乾燥的過程中樹脂固化,對配方中的易流失阻燃成分(常為無鹽)產生包覆固著作用、改善阻燃劑的抗流失、遷移和吸溼性。美國、歐洲、日本專利均報導過該類型的阻燃劑。該阻燃劑或者有較高的熱穩定性和生物穩定性,可以在不改變木材本身手感的前提下改善尺寸穩定性和表面硬度。目前看來樹脂型木材阻燃劑處於發展研究階段,目前尚存在處理材顏色變深以及浸注較困難等問題。

044、反應型阻燃劑

反應型木材阻燃劑利用化學反應,將阻燃元素或含阻燃元素的基團通過形成穩定的化學鍵載到木材分子上,所得的阻燃木材不僅具有抗流失、耐久的優點,而且由於阻燃元素實際上是以單分子狀態分布在木材上(遠較添加型阻燃劑分散程度高),因而單位物質量阻燃劑的阻燃效率很高。木材適合於阻燃處理的常用官能團有羥基和苯環,可通過酯化、酯交換、醚化、醯化和滷代等反應與阻燃元素或含阻燃元素有活性基團的化合物反應實現阻燃。

055、其他類型的木材阻燃劑

近年來,材料、化工等領域的高新技術在木材阻燃技術研究中也得到了一定應用。例如,日本專利採用粒子直徑不大於0.1μm的五氧化二銻微粉水基分散液或五氧化二銻膠體處理木材單板,獲得良好阻燃性;另一種用於木材表面塗飾的阻燃劑,主要成分有3-(二烷基膦酸基)丙醯胺、脲或三聚氰胺樹脂、環氧樹脂微膠囊化的聚磷酸銨。

本文部分章節引用了東北林業大學王清文的文章。

北京盛大華源是專業的阻燃板廠家,集研發生產銷售於一體的綜合公司,主研產品有,阻燃密度板、阻燃膠合板、阻燃細木工板、阻燃刨花板、阻燃木材等,廣泛應用於展櫃道具,建築裝修、家具製造、防火門等領域。

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