難燃木材發(fā)展
木材的碳?xì)浠衔锖扛撸且兹疾牧稀F裆袩o使木材在靠近火源時(shí)不燃燒的方法。木材難燃的要求是降低木材燃燒速率。減少或阻滯火焰?zhèn)鞑ニ俣群图铀偃紵砻娴奶炕^程。這對(duì)建筑、造船、車輛制造等工業(yè)部門至為重要。
公元前4世紀(jì),古羅馬人已知用醋液,以后又用明礬溶液浸泡木材,以增強(qiáng)其抗燃性。在古希臘、埃及和中國,也有用海水、明礬和鹽水浸漬,以提高木材阻燃性能的。但直到15~16世紀(jì),阻燃處理的方法都比較簡單。到17~18世紀(jì)才開始有獲得的阻燃劑和處理方法。但木材阻燃作為工業(yè)技術(shù)則遲至19世紀(jì)末20世紀(jì)初才首先在歐美一些工業(yè)*的國家得到發(fā)展,并形成了阻燃處理工業(yè)。20世紀(jì)40年代,戰(zhàn)爭的需要加速了這一工業(yè)的發(fā)展;50~60年代的阻燃劑仍以無機(jī)鹽類為主,但采用了更多的、新的復(fù)合型阻燃劑,增強(qiáng)了阻燃效果。60年代以后有機(jī)型阻燃劑、特別是樹脂型阻燃劑得到發(fā)展,為克服無機(jī)鹽類易流失、易吸濕等缺點(diǎn)提供了可能。
木材燃燒和阻燃機(jī)理 當(dāng)木材遇100℃高溫時(shí),木材中的水分開始蒸發(fā);溫度達(dá)180℃時(shí),可燃?xì)怏w如一氧化碳、甲烷、甲醇以及高燃點(diǎn)的焦油成分等開始分解產(chǎn)生; 250℃以上時(shí)木材熱解急劇進(jìn)行,可燃?xì)怏w大量放出,就能在空氣中氧的作用下著火燃燒;400~500℃時(shí),木材成分分解,燃燒更為熾烈。燃燒產(chǎn)生的溫度可達(dá)900~1100℃。
木材燃燒時(shí),表層逐漸炭化形成導(dǎo)熱性比木材低(約為木材導(dǎo)熱系數(shù)的1/3~1/2)的炭化層。 當(dāng)炭化層達(dá)到足夠的厚度并保持完整時(shí),即成為絕熱層,能有效地限制熱量向內(nèi)部傳遞的速度,使木材具有良好的耐燃燒性。利用木材這一特性,再采取適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)措施,使之與燃燒源或氧氣隔絕,就可能使木材不燃、難燃或阻滯火焰的傳播,從而取得阻燃效果。
難燃木材阻燃方法
包括化學(xué)方法和物理方法。
化學(xué)方法
主要是用化學(xué)藥劑,即阻燃劑處理木材。阻燃劑的作用機(jī)理是在木材表面形成保護(hù)層,隔絕或稀釋氧氣供給;或遇高溫分解,放出大量不燃性氣體或水蒸氣,沖淡木材熱解時(shí)釋放出的可燃性氣體;或阻延木材溫度升高,使其難以達(dá)到熱解所需的溫度;或提高木炭的形成能力,降低傳熱速度;或切斷燃燒鏈,使火迅速熄滅。良好的阻燃劑安全、有效、持久而又經(jīng)濟(jì)。
根據(jù)阻燃處理的方法,阻燃劑可分為兩類:①阻燃浸注劑。用滿細(xì)胞法注入木材。又可分為無機(jī)鹽類和有機(jī)兩大類。無機(jī)鹽類阻燃劑(包括單劑和復(fù)劑)主要有磷酸氫二銨[(NH)HPO]、磷酸二氫銨(NHHPO)、氯化銨(NHCl)、硫酸銨[(NH)SO]、磷酸(HPO)、氯化鋅 (ZnCl)、硼砂(NaBaO·10HO)、硼酸(HBO)、硼酸銨[(NH)BO·4HO]以及液體聚磷酸銨等。有機(jī)阻燃劑(包括聚合物和樹脂型)主要有用甲醛、三聚氰胺、雙氰胺、磷酸等成分制得的MDP阻燃劑,用尿素、雙氰胺、甲醛、磷酸等成分制得的UDFP胺基樹脂型阻燃劑等。此外,有機(jī)鹵化烴一類自熄性阻燃劑也在發(fā)展中。②阻燃涂料。噴涂在木材表面。也分為無機(jī)和有機(jī)兩類:無機(jī)阻燃涂料主要有硅酸鹽類和非硅酸鹽類。有機(jī)阻燃涂料主要可分為膨脹型和非膨脹型。前者如四氯苯酐醇酸樹脂防火漆及丙烯酸乳膠防火涂料等;后者如過氯乙烯及氯苯酐醇酸樹脂等。
物理方法
從木材結(jié)構(gòu)上采取措施的一種方法。主要是改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),或增大構(gòu)件斷面尺寸以提高其耐燃性;或加強(qiáng)隔熱措施,使木材不直接暴露于高溫或火焰下:如用不燃性材料包復(fù)、圍護(hù)構(gòu)件,設(shè)置防火墻,或在木框結(jié)構(gòu)中加設(shè)擋火隔板,利用交叉結(jié)構(gòu)堵截?zé)峥諝庋h(huán)和防止火焰通過,以阻止或延緩木材溫度的升高等。
工業(yè)發(fā)達(dá)國家的木材防火或阻燃處理以化學(xué)方法占主要地位;而中國以往則多以結(jié)構(gòu)措施為主,化學(xué)方法也有一定的發(fā)展。隨著高層建筑、地下建筑的增多,航空及遠(yuǎn)洋運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,以及古代建筑和文物古跡的維修保護(hù)等的日益受到重視,木材防火和阻燃處理的應(yīng)用和改進(jìn)將成為迫切需要。
由北京盛大華源科技有限公司生產(chǎn)的阻燃劑ZRM是一種受保護(hù)的阻燃劑。主要用途之一是生產(chǎn)符合GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級(jí)B和C的阻燃木材。
產(chǎn)品不含其它任何有毒或有害物質(zhì)。
ZRM阻燃劑是根據(jù)含磷-氮-碳-硼-鋁-鈦-鈉的協(xié)同作用開發(fā)而成的,并對(duì)其功能基團(tuán)進(jìn)行封閉處理。ZRM阻燃劑不僅具有阻燃性能,而且可以提高制品的力學(xué)性能,降低產(chǎn)品的甲醛釋放量、避免游離甲醛對(duì)環(huán)境的污染。
難燃木材特征
與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)
1. 對(duì)產(chǎn)品的膠合強(qiáng)度沒有影響。
2. 吸濕性能低,高溫高濕環(huán)境產(chǎn)品平衡含水率與普通板一致。
3. 對(duì)飾面和油漆等二次加工性能沒有影響。
阻燃機(jī)理
ZRF阻燃劑是根據(jù)含磷-氮-碳-硼-鋁-鈦-鈉的協(xié)同作用開發(fā)而成的。
遇火時(shí),該復(fù)合物將產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng):
① 將熱源對(duì)板材的熱輻射反射回去,降低板材的溫度。
② 阻燃劑分解吸收大量熱量,從而降低表面溫度。
③ 熱分解產(chǎn)生的水蒸氣和其它惰性氣體降低了制品周圍的氧氣濃度,中斷了燃燒連鎖反應(yīng)。
④ 發(fā)泡和熔融產(chǎn)生的玻璃態(tài)覆蓋層,大幅度降低了氧氣和熱量向纖維板內(nèi)部的傳遞。
⑤ 迅速與木材熱解釋放出的高能物質(zhì)H+結(jié)合,避免其與氧氣產(chǎn)生燃燒反應(yīng)。
⑥ 磷-氮-硼-鋁催化劑,使纖維素和半纖維素脫水炭化,變?yōu)榉腔钚蕴拷Y(jié)構(gòu)C=C,使木材的燃燒熱能降低70%以上。
⑦ 非活性炭結(jié)構(gòu)C=C覆蓋在表層,加速內(nèi)部非活性炭層的形成。
對(duì)環(huán)境安全
對(duì)建筑材料的環(huán)保性和毒理學(xué)性關(guān)注正在日益增加。
含鹵系阻燃劑對(duì)環(huán)境具有極為嚴(yán)重的破壞作用,僅用于合成物及聚合物中。
不含有任何對(duì)環(huán)境有害的成分。
利用阻燃劑ZRM生產(chǎn)阻燃木材的工藝
阻燃劑ZRM是白色塊狀化合物:pH (10克/100毫升H2O): 5.5~7.0
水溶性: 30克/100毫升H2O(25℃)
單位密度: 600~700公斤/立方米
含水量: 小于8%
阻燃木材生產(chǎn)工藝--常壓浸漬法
1. 在容器中放入750公斤水,加入250公斤阻燃劑ZRM,攪拌,使阻燃劑溶解變?yōu)橥该魅芤海?/div>
2. 將木材放入阻燃浸漬處理槽中,固定;
3. 在阻燃浸漬處理槽中加入阻燃劑,阻燃劑液面高出木材上表面10厘米以上;
4. 在加熱管中通入加熱介質(zhì),使阻燃劑溶液的溫度維持在55~60℃;
5. 根據(jù)木材的種類和厚度,浸漬時(shí)間為1~120小時(shí);
7. 取出木材;
8. 干燥至合適的含水率。
阻燃木材生產(chǎn)工藝—真空高壓浸漬法
1. . 將木材裝入高壓浸漬罐中,蓋好蓋;
3. 抽真空至600~650毫米汞柱,保持30~60分鐘;
4. 打開連接阻燃劑儲(chǔ)存罐的閥門,依靠真空將阻燃劑導(dǎo)入高壓浸漬罐中,阻燃劑充滿浸漬罐時(shí)解除真空,關(guān)閉真空閥門;
5. 緩慢加壓到0.8~1.2MPa,并保持1~4小時(shí)。保持時(shí)間根據(jù)木材樹種和厚度確定;
6. 阻燃劑吸收量:干阻燃劑/干木材=11~13%。事先取3~5塊同規(guī)格的木材,標(biāo)號(hào)、稱重(G0),將試樣分散裝入浸漬槽;浸漬一段時(shí)間后,取出試樣,稱重(G1);阻燃劑吸收量=25*(G1-G0)/G0。如果阻燃劑吸收量不足,延長浸漬時(shí)間。
7. 解除壓力,排出藥劑,關(guān)閉加壓閥和連接阻燃劑儲(chǔ)存罐的閥門;
8. 抽真空至600~650毫米汞柱,保持10~15分鐘;
9. 解除真空,取出木材; 干燥至合適的含水率。
難燃木材檢測(cè)結(jié)果
阻燃性能項(xiàng)目 | 規(guī)定 | 結(jié)果 |
FIGRA | ≤250W/S | 98 |
LFS | ≤ 試件邊緣 | 未達(dá)到 |
THR600 | ≤15MJ | 8.7 |
SMOGRA | ≤180m2/s2 | 56 |
TSP600 | ≤200m2 | 27 |
燃燒滴落物/顆粒 | 小于10秒 | 無 |
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