竹質(zhì)材料阻燃研究概況與展望

周中璽，杜春貴，魏金光，余輝龍

（浙江農(nóng)林大學(xué) 工程學(xué)院，浙江 臨安 311300）

竹質(zhì)材料阻燃研究概況與展望

周中璽，杜春貴*，魏金光，余輝龍

（浙江農(nóng)林大學(xué) 工程學(xué)院，浙江 臨安 311300）

詳細(xì)闡述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外竹質(zhì)材料常用的阻燃劑、阻燃處理方法以及阻燃性能的測(cè)試等方面的研究進(jìn)展，針對(duì)研究中存在的問(wèn)題展望了竹質(zhì)材料阻燃研究的方向?yàn)榄h(huán)保型、復(fù)合型、納米材料阻燃劑，阻燃材料的物理力學(xué)和加工性能等。

竹質(zhì)材料；阻燃劑；阻燃處理；阻燃性能

我國(guó)的竹林面積、竹材產(chǎn)量、竹種資源均居世界首位，素有“竹子王國(guó)”之稱[1～2]，中國(guó)的竹材加工利用技術(shù)居世界領(lǐng)先水平。竹質(zhì)材料具有良好的視覺(jué)、觸覺(jué)特性和較高的強(qiáng)重比，大量應(yīng)用于建筑、家具及室內(nèi)裝飾裝修行業(yè)[3]，出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。但竹質(zhì)材料屬于可燃材料，隨著消費(fèi)量的快速增長(zhǎng)，發(fā)生火災(zāi)的可能性必將增加。我國(guó)近年來(lái)公共場(chǎng)所火災(zāi)事故發(fā)生的頻率、規(guī)模以及造成的經(jīng)濟(jì)損失呈遞增趨勢(shì)，其中高層建筑采用大量的可燃材料裝修，是造成火災(zāi)迅速蔓延擴(kuò)大的一個(gè)主要原因[4～6]。因此，對(duì)竹質(zhì)材料進(jìn)行阻燃處理，提高其耐火性能，減低火焰?zhèn)鞑ニ俣?，使其達(dá)到國(guó)標(biāo)難燃及以上等級(jí)至關(guān)重要[7]。目前，已有學(xué)者進(jìn)行了竹質(zhì)材料阻燃的研究，但相關(guān)研究報(bào)道不多，也不夠系統(tǒng)和深入。本文從竹質(zhì)材料阻燃處理所用阻燃劑的種類、阻燃處理方法和阻燃性能的測(cè)試等方面進(jìn)行了概述，并針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題展望了今后竹質(zhì)材料阻燃研究的發(fā)展方向。

1 竹質(zhì)材料阻燃劑

由于竹質(zhì)材料的物理、化學(xué)性質(zhì)與木質(zhì)材料相似，故目前有關(guān)竹質(zhì)材料阻燃的研究多是建立在木質(zhì)材料阻燃研究的基礎(chǔ)之上。而木質(zhì)材料阻燃處理的常用方法是在木質(zhì)材料中加入阻燃劑[8]，此法同樣適用于竹質(zhì)材料的阻燃處理。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在竹質(zhì)材料[9～10]和木質(zhì)材料阻燃研究[11～19]時(shí)所用的阻燃劑，竹質(zhì)材料的可分為無(wú)機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑、樹(shù)脂型阻燃劑三大類。

1.1 無(wú)機(jī)阻燃劑

無(wú)機(jī)阻燃劑最早使用，雖有容易吸濕等缺點(diǎn)，但具有無(wú)毒、低煙，熱穩(wěn)定性好、不產(chǎn)生有毒性氣體、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，至今仍被廣泛采用[20]。在阻燃劑發(fā)展初期，木材阻燃所用的無(wú)機(jī)阻燃劑，主要是各種銨鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等鹽類或復(fù)鹽的化合物，后期主要應(yīng)用磷－氮復(fù)合、磷－鹵復(fù)合、磷－氮－硼復(fù)合等高效阻燃體系為特征的無(wú)機(jī)阻燃劑[21]。目前，在竹質(zhì)材料的阻燃處理研究與應(yīng)用中，人們?cè)谀举|(zhì)材料阻燃的基礎(chǔ)上，常選用磷氮系阻燃劑和硼類化合物兩類無(wú)機(jī)阻燃劑。

1.1.1 磷氮系阻燃劑 磷類化合物的作用主要是脫水炭化，原因是在高溫加熱時(shí)，磷類化合物受熱分解，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成聚偏磷酸，而聚偏磷酸具有較強(qiáng)的吸水或脫水效果，可以形成具有一定厚度的不易燃燒的碳層，從而起到阻燃作用[22]。在加入氮的化合物以后形成的磷氮類化合物可以提高阻燃有效性，可以使用較低量的化學(xué)試劑，達(dá)到較高的抗火焰?zhèn)鞑ツ芰23]。最常見(jiàn)和最有效的磷氮類化合物是磷酸一銨鹽和磷酸二銨鹽。

靳肖貝等[24]以慈竹竹束為原料，用磷酸二氫銨和聚磷酸銨處理竹束并制備阻燃重組竹，采用錐形量熱儀測(cè)試了阻燃重組竹的燃燒性能。結(jié)果表明，這2種阻燃劑均能有效降低重組竹的熱釋放速率和熱釋放總量，延長(zhǎng)了點(diǎn)燃時(shí)間，其中聚磷酸銨能夠大幅度降低發(fā)煙量和產(chǎn)煙速率且處理材的引燃時(shí)間長(zhǎng)，為未處理材的3倍；而磷酸二氫銨處理材抑制燃燒效果好，對(duì)材料力學(xué)性質(zhì)影響小，熱釋放總量比未處理材下降了62.38%。

傅深淵等[25]以磷酸氫二銨為阻燃劑，三聚氰胺苯酚甲醛共縮聚樹(shù)脂（MPF）和酚醛樹(shù)脂（PF）為膠黏劑，研究不同溫度下竹絲成形材的燃燒性能。結(jié)果顯示，磷酸氫二銨能有效提高竹絲成形材的阻燃性能；燃燒溫度為735℃時(shí)，4種試件的阻燃效果依次為：經(jīng)磷酸氫二銨處理的MPF樹(shù)脂竹絲成形材＞經(jīng)磷酸氫二銨處理的PF樹(shù)脂竹絲成形材＞未處理的MPF樹(shù)脂竹絲成形材＞未處理的PF樹(shù)脂竹絲成形材。

杜春貴等[26]以濃度為30%的磷酸氫二銨為阻燃劑，對(duì)重組竹的構(gòu)成單元－竹束進(jìn)行阻燃處理制備阻燃重組竹。結(jié)果顯示，阻燃劑的施加方法對(duì)重組竹的物理力學(xué)性能有一定的影響。

凌啟飛等[27]利用竹粉和聚乳酸為原料復(fù)合制備聚乳酸/竹粉復(fù)合材料，分別采用氫氧化鋁（ATH）和聚磷酸銨（APP）阻燃劑，對(duì)聚乳酸/竹粉復(fù)合材料進(jìn)行阻燃抑煙處理并對(duì)阻燃處理后的復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試。結(jié)果表明，兩種阻燃劑均有效提高了聚乳酸/竹粉復(fù)合材料的阻燃性能。

1.1.2 硼類化合物 近年來(lái)，隨著新的環(huán)保要求和法規(guī)的不斷推出，硼系阻燃劑以其優(yōu)良的阻燃性能、低毒和抑煙特性正越來(lái)越多地引起人們的注意[28]。硼類化合物是通過(guò)熱膨脹熔融、覆蓋在材料表面，隔斷氧氣供給，從而阻止了木材的燃燒和火焰?zhèn)鞑ミ_(dá)到阻燃目的[29]。此類阻燃劑用于竹質(zhì)材料的阻燃處理的研究并不多。

楊守祿等[30]利用硼酸、硼砂對(duì)毛竹進(jìn)行阻燃處理。研究結(jié)果表明，硼酸、硼砂不僅能降低竹材的最大熱解速率，縮短高溫?zé)峤鈪^(qū)間，促進(jìn)殘?zhí)可?；而且能抑制竹材燃燒時(shí)的煙釋放。所以硼酸、硼砂處理竹材能發(fā)揮高效的阻燃抑煙功效。

靳肖貝等[24]用硼硼合劑（硼酸與硼砂質(zhì)量比為1∶1混合成的水溶液）處理慈竹竹束并制備阻燃重組竹，采用錐形量熱儀測(cè)試了阻燃重組竹的燃燒性能。結(jié)果表明：該阻燃劑能有效降低重組竹的熱釋放速率和熱釋放總量，延長(zhǎng)點(diǎn)燃時(shí)間，大幅度降低發(fā)煙量和產(chǎn)煙速率，其處理材的抑煙效果好，發(fā)煙總量比未處理材降低了88%。

1.2 有機(jī)阻燃劑

有機(jī)阻燃劑大部分是含磷、硼和氮元素的多元復(fù)合體，磷或鹵素在聚合或縮聚過(guò)程中參加反應(yīng)，結(jié)合到高聚物的主鏈或側(cè)鏈中[21]。在竹質(zhì)材料阻燃處理研究與應(yīng)用中，常以木材阻燃劑為基礎(chǔ)，目前用得最多的是有機(jī)磷－氮－硼復(fù)合阻燃體系，它由硼酸等含硼化合物與以尿素、雙氰胺或三聚氰胺代替氨而制得的磷酸鹽構(gòu)成的阻燃體系。

王清文[31]研發(fā)的FRW阻燃劑，是由高純度脒記脲磷酸鹽、硼酸和少量助劑等合成的一種新型有機(jī)磷－氮－硼復(fù)合體系阻燃劑，具有優(yōu)異的阻燃性能，適用于木材、竹材及其他纖維類材料的阻燃處理。

金春德等[32]采用FRW阻燃劑對(duì)刨切薄竹進(jìn)行阻燃處理。結(jié)果表明，經(jīng)FRW阻燃處理的刨切薄竹阻燃和抑煙效果提升明顯。

朱敏等[33]以磷酸、硼酸、雙氰胺為活性物質(zhì)合成了一種新型竹材阻燃劑，并探討了新型竹材阻燃劑的合成工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫常壓下，低濃度的阻燃劑處理竹材后，其氧指數(shù)為33.4%；氮磷硼比例為1∶1∶1.2和1∶1∶1.5時(shí)煙密度等級(jí)最低。

1.3 樹(shù)脂型阻燃劑

樹(shù)脂型阻燃劑是指在配方中加入低聚合度合成樹(shù)脂，浸漬木材后，在干燥過(guò)程中樹(shù)脂固化或指在樹(shù)脂制造過(guò)程中加入磷酸或N－P系列化合物，通過(guò)樹(shù)脂固化形成的阻燃劑，如UDFP樹(shù)脂（尿素－雙氰胺－甲醛－磷酸），MDFP樹(shù)脂（三聚氰胺－雙氰胺－甲醛－磷酸）等[21]。樹(shù)脂型阻燃劑尚處于發(fā)展階段，與其它類型阻燃劑相比，具有吸濕性低，阻燃劑不會(huì)析出，可減少膠粘劑用量等優(yōu)點(diǎn)[21]。

目前，此類阻燃劑在竹質(zhì)材料阻燃中的應(yīng)用研究極少，僅見(jiàn)陳晞[34]以樹(shù)脂類阻燃劑（主要成分為甲醛、尿素、磷酸銨鹽類、硼砂、氫氧化鋁、三聚氰胺等）對(duì)竹材進(jìn)行了浸漬處理。其研究結(jié)果表明，經(jīng)樹(shù)脂類阻燃劑處理后，竹材的氧指數(shù)有了明顯提高。

2 竹質(zhì)材料阻燃處理方法

木材阻燃處理方法主要有物理阻燃法和化學(xué)阻燃法。物理阻燃法是指不使用化學(xué)藥劑，也不改變木材的結(jié)構(gòu)及木材化學(xué)成分的阻燃方法[35]；化學(xué)阻燃法是指將具有阻燃功能的化學(xué)藥劑以不同的方式注入木材表面或內(nèi)部或與木材的某些化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)，改變木材的熱解過(guò)程，從而提高木材的抗燃燒性能[29]。竹質(zhì)材料的阻燃常用化學(xué)處理法，分為表面處理（表面涂覆法）、深層處理（浸漬處理工藝）、復(fù)合法、化學(xué)改性法。

2.1 表面處理

表面處理即在表面涂刷（表面涂覆法）、噴淋阻燃劑或黏貼不燃性物質(zhì)，通過(guò)保護(hù)層的隔氧、隔熱作用達(dá)到阻燃的目的，優(yōu)點(diǎn)是藥劑量較少，對(duì)竹材物理力學(xué)性能影響小，操作方便；缺點(diǎn)是耐磨性較低，保護(hù)層一旦遭到破壞，就不具備阻燃性能[29]。

目前，僅見(jiàn)黃曉東[36]以竹膠合板為對(duì)象，用表面涂敷法涂刷自制的膨脹型聚氨酯防火涂料。其研究結(jié)果表明，經(jīng)阻燃處理的竹膠合板氧指數(shù)值達(dá)到54，阻燃性能優(yōu)良。

2.2 深層處理

深層處理讓阻燃劑進(jìn)入到竹質(zhì)材料內(nèi)部并具有一定的深度。目前，大部分采用浸漬處理。分為常壓浸漬法和高壓浸漬法。常壓浸漬法，是指在常壓下將竹質(zhì)材料浸漬在一定溫度的阻燃劑溶液中，通過(guò)含水率梯度和溫度梯度的作用使阻燃劑溶液滲透到竹質(zhì)材料中，浸漬時(shí)間的長(zhǎng)短取決于竹質(zhì)材料所需的阻燃程度和浸漬性能[37]，其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、設(shè)備投資少，缺點(diǎn)是適用于較薄和滲透性較好的材料[7]。高壓浸漬法，是指將竹質(zhì)材料置于高壓罐內(nèi)，抽真空，借助于真空狀態(tài)使竹質(zhì)材料吸入阻燃劑藥液，然后加壓將阻燃劑壓入竹質(zhì)材料內(nèi)部，目前常用滿細(xì)胞法[37]。經(jīng)過(guò)阻燃浸漬處理的竹質(zhì)材料氧指數(shù)和抗彎強(qiáng)度都比素材有所提高[38]。

杜春貴等[39]采用常壓浸漬法對(duì)竹束進(jìn)行阻燃處理，研究阻燃處理工藝對(duì)竹束載藥率和重組竹物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，竹束載藥率隨著浸漬處理時(shí)間的延長(zhǎng)和阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大；阻燃重組竹的含水率和24 h吸水厚度膨脹率大于未阻燃重組竹，且隨著浸漬處理時(shí)間的延長(zhǎng)和阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。綜合評(píng)判，竹束浸漬處理的較佳時(shí)間為120 min，阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜大于30%。

王書(shū)強(qiáng)等[40]利用復(fù)配阻燃劑，采用常壓浸漬法研究了溫度、時(shí)間、浸漬質(zhì)量濃度等對(duì)竹單板載藥量的影響，并測(cè)試不同載藥量薄竹膠合板的燃燒和力學(xué)性能。結(jié)果表明，溫度60℃，時(shí)間8.0 h，浸漬質(zhì)量濃度300.0 g?L－1為最佳浸漬條件；隨著載藥量的增加薄竹膠合板的熱釋放速率、總熱釋放量、煙釋放速率和總煙釋放量都減小，而殘余物質(zhì)剩余量、點(diǎn)燃時(shí)間和氧指數(shù)在逐漸增加，阻燃效果顯著。

李素瓊等[41]采用常壓浸漬法制備阻燃性竹制成品，以載藥率、氧指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)硅酸鈉和鋁酸鈉的混合浸漬比、浸漬溫度和浸漬時(shí)間條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果顯示，浸漬比1∶3，浸漬溫度90℃，浸漬時(shí)間4 h，制得的竹制品載藥率為5.08%、氧指數(shù)為39.68%，與單因素實(shí)驗(yàn)相比更經(jīng)濟(jì)。

陳晞[34]采用高壓浸漬法，通過(guò)正交試驗(yàn)，分析了真空度、真空時(shí)間、浸注壓力和浸注時(shí)間4個(gè)因素對(duì)竹材吸藥量、氧指數(shù)和抗彎強(qiáng)度的影響。結(jié)果顯示，竹材較為理想的阻燃浸注處理工藝為真空度0.08 MPa、真空時(shí)間1.5 h、浸注壓力0.7 MPa、浸注時(shí)間2 h。

2.3 復(fù)合法

復(fù)合法又稱機(jī)械添加法，它是指在膠粘劑中加入阻燃劑，或者在刨花、纖維等原料中直接拌入阻燃劑，進(jìn)而制得具有阻燃性能的材料。但是，阻燃劑的加入量會(huì)影響膠粘劑的固化過(guò)程，因此，必須根據(jù)實(shí)際情況的需要調(diào)整固化劑配方[38]。這種方法常用于竹刨花板和竹膠合板的阻燃處理。

杜春貴等[42]在精刨竹碎料中直接噴施30%磷酸氫二銨，制備阻燃竹碎料板并檢測(cè)其阻燃性能。結(jié)果顯示，阻燃竹碎料板有較好的阻燃性能。

王書(shū)強(qiáng)等[43]采用常壓浸漬法，將阻燃劑加入薄竹單板以制備成具有阻燃性能的薄竹膠合板，在常壓下研究了溫度、時(shí)間、復(fù)配阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)等參數(shù)對(duì)薄竹單板載藥量的影響，測(cè)定了不同載藥量薄竹膠合板的燃燒性能。結(jié)果表明：隨著載藥量的增加，膠合板的點(diǎn)燃時(shí)間和殘余質(zhì)量逐漸增加，而總熱釋放量和總煙釋放量逐漸減小，阻燃效果明顯。

2.4 化學(xué)改性法

化學(xué)改性法是指采用高分子化合物的單體，通過(guò)加壓浸漬等手段注入材料內(nèi)，再經(jīng)核照射、高溫加熱等方法，使化學(xué)單體在材料內(nèi)發(fā)生化學(xué)變化或使藥劑分子與材料的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)的方法[44]。目前，化學(xué)改性在木材中主要用來(lái)提高木材的物理力學(xué)性質(zhì)及抗生物降解的能力，它能克服木材阻燃處理后存在的強(qiáng)度降低，但存在不抗流失、有效期短等諸多問(wèn)題[44]。然而尚未見(jiàn)將此法用于竹質(zhì)材料阻燃研究的報(bào)道。

3 竹質(zhì)材料阻燃性能的測(cè)試

竹質(zhì)材料阻燃性能的測(cè)試，常用的是錐形量熱儀法、氧指數(shù)法、熱分析法、紅外光譜分析法和核磁共振波譜法。

3.1 錐形量熱儀法

錐形量熱儀（CONE）是以氧消耗原理為基礎(chǔ)的新一代聚合物材料燃燒性能測(cè)定儀，可獲得釋熱速率（HRR）、總釋放熱（THR）、點(diǎn)燃時(shí)間（TTI）、煙及毒性參數(shù)等[45]燃燒參數(shù)。錐形量熱儀法由于具有參數(shù)測(cè)定值受外界因素影響小、試驗(yàn)結(jié)果與大型燃燒測(cè)試結(jié)果具有很好的相關(guān)性、能夠表征出材料的燃燒性能等優(yōu)點(diǎn)，多用來(lái)評(píng)價(jià)材料在恒定熱源作用下的燃燒狀況[46]。

盧鳳珠等[47]用CONE法，對(duì)竹材去除竹青保留竹黃、去除竹黃保留竹青以及竹桿上、中、下（保留竹青竹黃）不同部位進(jìn)行了燃燒性能的測(cè)定，分析了它們的燃燒性能。結(jié)果顯示，點(diǎn)燃時(shí)間、第二釋熱峰出現(xiàn)的時(shí)間及峰值、質(zhì)量損失速率與竹材兩表面的去與不去有極顯著線性相關(guān)關(guān)系；竹桿部位與點(diǎn)燃時(shí)間有極顯著性，與質(zhì)量損失速率（峰值）有顯著相關(guān)，與第二釋熱峰出現(xiàn)的時(shí)間及峰值分別為無(wú)顯著相關(guān)及有一定相關(guān)。

金春德等[32]采用FRW阻燃劑對(duì)刨切薄竹進(jìn)行阻燃處理，用CONE測(cè)定不同載藥率處理材與未處理材的阻燃性能。結(jié)果表明，刨切薄竹經(jīng)FRW阻燃處理后，熱釋放速率、總熱釋放量和總煙釋放量隨著載藥率的增大而減小，點(diǎn)燃時(shí)間延長(zhǎng)，殘余物質(zhì)量增加，阻燃抑煙效果顯著。

杜春貴等[42]以精刨竹碎料為原料，制備阻燃竹碎料板和未阻燃竹碎料板，采用CONE檢測(cè)其阻燃性能。結(jié)果表明，阻燃竹碎料板的熱釋放速率、總熱釋放量、有效燃燒熱和質(zhì)量損失速率明顯降低，而點(diǎn)燃時(shí)間、炭生成量明顯增加，證明阻燃竹碎料板有較好的阻燃性能。

劉姝君等[48]通過(guò)CONE，測(cè)試分析聚磷酸銨（APP）處理竹基纖維復(fù)合材料的燃燒特性。結(jié)果表明：APP處理試樣的釋熱速度、釋熱總量、失重率、發(fā)煙總量等指標(biāo)值均有下降，阻燃性能得到改善。

3.2 氧指數(shù)法

氧指數(shù)（OI）是指在試驗(yàn)條件下，試件在氧、氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒所需的最低氧氣濃度，以氧所占混合氣體的最低體積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示[49]。OI值在27～60的材料一般為自熄材料，21～27的為緩慢燃燒材料，小于21為易燃性材料[50]。所以，材料的OI值越高，表明材料的難燃性越好，阻燃劑的性能越好。

朱敏等[33]用氧指數(shù)法測(cè)定了經(jīng)阻燃劑處理后竹材的耐熱性能。結(jié)果表明，阻燃處理后竹材的OI從28.4%提高到33.4%，達(dá)到了國(guó)標(biāo)難燃B1級(jí)。

王書(shū)強(qiáng)等[40]利用復(fù)配阻燃劑，采用常壓浸漬法對(duì)竹單板進(jìn)行阻燃處理，并通過(guò)氧指數(shù)法測(cè)試不同載藥量薄竹膠合板的燃燒性能。結(jié)果表明，阻燃處理過(guò)的薄竹膠合板OI都有明顯提高，并且隨著載藥量的增加而增加，當(dāng)載藥量≥8%時(shí)，其OI已達(dá)到GB8624-2012中B1級(jí)家具制品和日本JISD1322－1977中的難燃一級(jí)的要求。

3.3 熱分析法

熱分析法是指用熱力學(xué)參數(shù)或物理參數(shù)隨溫度變化的關(guān)系進(jìn)行分析的方法[51]，主要用于研究材料的阻燃性能和阻燃機(jī)理。目前熱分析法包括熱重分析、差熱分析、差示掃描量熱法等。

陳衛(wèi)民等[52]采用熱重分析儀研究了無(wú)機(jī)礦物質(zhì)粉填充對(duì)竹木重組材阻燃抑煙性能的影響。結(jié)果表明，10%的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)粉填充能夠改善竹木重組材的物理力學(xué)性能，TG曲線900 s時(shí)的殘余質(zhì)量均較未處理材增加，說(shuō)明無(wú)機(jī)礦物質(zhì)具有催化成炭的作用。

靳肖貝等[53]采用3種磷酸銨鹽（APP，DAP，MAP）分別與硼酸/硼砂復(fù)配化合物（SBX）進(jìn)行復(fù)配，對(duì)毛竹竹條進(jìn)行加壓浸漬處理，利用熱重分析儀分析了阻燃劑對(duì)竹材的熱解行為及燃燒性能的影響。結(jié)果表明：阻燃處理竹材的熱降解過(guò)程發(fā)生改變，起始降解溫度降低，高溫?zé)峤鈪^(qū)間縮短，殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加58%～74%。3種復(fù)配阻燃劑處理竹材燃燒后都能形成致密炭層，具有良好的阻燃和抑煙性能。

3.4 紅外光譜分析法

紅外光譜分析方法是基于紅外電磁輻射與物質(zhì)之間相互作用產(chǎn)生的光譜特征頻率與強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的方法[54]，主要應(yīng)用于研究阻燃劑的阻燃機(jī)理以及材料燃燒過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化[55]。

目前，此方法在竹質(zhì)材料阻燃性能測(cè)試的應(yīng)用中極少，僅見(jiàn)蔡潤(rùn)之等[56]通過(guò)紅外光譜儀表征了自制的膨脹型阻燃劑的結(jié)構(gòu)特性，考察了其對(duì)竹漿纖維織物熱降解行為的影響及阻燃機(jī)理。其試驗(yàn)結(jié)果表明，該阻燃劑對(duì)竹漿纖維織物的阻燃效果明顯，耐久性較好。

3.5 核磁共振波譜法

核磁共振波譜法是指具有核磁性質(zhì)的原子核，在高強(qiáng)磁場(chǎng)作用下吸收無(wú)線電波發(fā)生共振吸收，實(shí)現(xiàn)能態(tài)躍遷并產(chǎn)生核磁共振波譜圖[7]。核磁共振波譜圖可以提供阻燃劑分子中化學(xué)官能團(tuán)的數(shù)目和種類，還可以借助它來(lái)研究阻燃機(jī)理。

目前，此方法在竹質(zhì)材料阻燃性能測(cè)試的應(yīng)用中僅見(jiàn)朱敏[57]用核磁共振波譜法，表征了PNB竹材阻燃劑原料雙氰胺中的C燃劑鍵轉(zhuǎn)化為C=O鍵，脒基脲磷酸鹽成功轉(zhuǎn)化。

4 竹質(zhì)材料阻燃研究存在的問(wèn)題

竹質(zhì)材料阻燃的研究取得了一些研究成果，但尚處于探索和初步發(fā)展階段，還有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步深入系統(tǒng)地研究。

（1）當(dāng)前使用的大多數(shù)阻燃劑均不具有抑煙的效果，而火災(zāi)中的煙霧是導(dǎo)致人死亡的直接原因。

（2）竹質(zhì)材料大量使用水基型阻燃劑，其阻燃效果雖好，但是容易吸收水分而流失，進(jìn)而影響阻燃效果。

（3）高濃度阻燃劑處理后的竹質(zhì)材料雖具有較佳的阻燃性能，但阻燃劑的實(shí)際載藥量有限，且阻燃劑的濃度越高，成本也越高。

5 展望

竹質(zhì)材料阻燃技術(shù)的研究和發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面。

（1）環(huán)保型阻燃劑研究。環(huán)保型阻燃劑因其本身無(wú)毒，生產(chǎn)和使用過(guò)程中不污染環(huán)境，并且能夠在阻燃的同時(shí)降低煙霧量和抑制有毒氣體的產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后研究的重點(diǎn)。

（2）復(fù)合型阻燃劑研究。開(kāi)發(fā)不易水解和流失，成本低廉且具有防腐、防蟲(chóng)等多功能的“一劑多效”型復(fù)合阻燃劑。

（3）納米材料阻燃劑研究。將具有阻燃性能的納米材料添加到竹質(zhì)材料內(nèi)部，在濃度相同的情況下，增加阻燃劑的載藥量，使其變?yōu)殡y燃材料。

（4）阻燃材料的物理力學(xué)和加工性能研究。經(jīng)過(guò)阻燃處理的竹材吸濕性低，尺寸穩(wěn)定性好；物理力學(xué)性能和加工工藝性能基本不受影響；視覺(jué)、觸覺(jué)和調(diào)節(jié)環(huán)境的特征基本不受影響將成為阻燃性能評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

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Review on Researches on Fire Retardant of Bamboo-based Material

ZHOU Zhong-xi，DU Chun-gui*，WEI Jin-guang，YU Hui-long
（School of Engineering, ,Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China）

Presentations were made in details on research progress on fire retardant, fire-retardant treatment, testing of retardant properties of bamboo-based materials at home and abroad in recent years. Further researches of fire retardant bamboo-based material should be focused at environment-friendly, compound types, nano-based fire retardants, as well as at their physical and mechanical properties and processing properties.

bamboo-based material; fire retardant; retardant treatment; retardant properties.

S782.39；S781.9

A

1001-3776（2016）06-0071-08

2016-03-14；

2016-07-23

浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(LZ17C160001)

周中璽（1993-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士生，從事竹材工業(yè)化利用研究；*通訊作者。