我國(guó)木材阻燃研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王靈燕，聶玉靜，陳爭(zhēng)驥，馬靈飛

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

我國(guó)木材阻燃研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王靈燕，聶玉靜，陳爭(zhēng)驥，馬靈飛*

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

敘述了近幾年國(guó)內(nèi)新型阻燃劑的研究進(jìn)展，包括鹵系阻燃劑、金屬系阻燃劑、磷－氮－硼復(fù)合類(lèi)阻燃劑；簡(jiǎn)述歐盟、美國(guó)、日本、中國(guó)的阻燃木材的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及影響木材阻燃的因素，如載藥量、發(fā)煙性、吸濕性方面的研究；對(duì)我國(guó)在木材阻燃的發(fā)展提出了建議，開(kāi)發(fā)低吸濕低煙高阻燃型木材、開(kāi)發(fā)新的阻燃處理方式，推動(dòng)我國(guó)木材阻燃技術(shù)的進(jìn)步。

木材；阻燃劑；載藥量；發(fā)煙性；吸濕性

木材不僅是傳統(tǒng)的建筑用材，廣泛運(yùn)用于古建筑與現(xiàn)代建筑中，而且大量應(yīng)用于室內(nèi)裝修。隨著現(xiàn)代人對(duì)生活品質(zhì)的提升，木質(zhì)家具及木質(zhì)室內(nèi)裝飾材料等成為大眾寵兒，對(duì)于木質(zhì)建筑的需求也呈逐年上升趨勢(shì)。但木材是具有火災(zāi)隱患的材料，《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中天然木材的燃燒性能等級(jí)為B2級(jí)[1]，不僅易燃，而且燃燒時(shí)釋放大量熱能，加快火災(zāi)蔓延速度。2014年，全國(guó)接報(bào)火災(zāi)共計(jì)39.5萬(wàn)起，死亡1 817人，受傷1 493人，直接財(cái)產(chǎn)損失43.9億元[2]；火災(zāi)起因各不相同，但火勢(shì)迅速擴(kuò)大造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失等都與建筑材料、房屋內(nèi)部裝飾中使用塑料、木質(zhì)材料等可燃材料有直接關(guān)系。為了避免財(cái)產(chǎn)損失，保障人民生命安全，對(duì)木材及木質(zhì)材料進(jìn)行阻燃處理迫在眉睫[3]。

1 木材阻燃劑的研究現(xiàn)狀

阻燃木材作為功能性木材，除了需具有良好的阻燃性能，還應(yīng)基本保留木材原有的優(yōu)良特性。理想的木材阻燃劑應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：（1）阻燃效能高，有效阻止有焰燃燒、陰燃；（2）來(lái)源豐富，無(wú)毒，對(duì)環(huán)境友好；燃燒產(chǎn)物應(yīng)少煙、低毒、無(wú)刺激性和無(wú)腐蝕性；具有防腐、防蟲(chóng)性能；（3）低吸濕性，阻燃性能持久，在濕度較高的環(huán)境中不易水解和流失；阻燃后木材尺寸穩(wěn)定性好；（4）木材的物理力學(xué)性能、工藝性能、視覺(jué)、觸覺(jué)等環(huán)境調(diào)節(jié)特性基本不受影響。

木材阻燃劑種類(lèi)繁多，按所含元素組成可分為：鹵系阻燃劑、金屬類(lèi)阻燃劑、磷－氮系阻燃劑及硼系阻燃劑等?，F(xiàn)階段新型阻燃劑的開(kāi)發(fā)，除開(kāi)發(fā)新的阻燃劑，還會(huì)根據(jù)阻燃機(jī)理的不同，對(duì)兩種及以上不同類(lèi)別的阻燃劑復(fù)合制備具有協(xié)同阻燃效應(yīng)的復(fù)合阻燃劑，阻燃效果更加理想。

1.1 鹵系阻燃劑

鹵系阻燃劑抑制木材燃燒主要在起火及燃燒階段，化合物受熱分解生成鹵化氫致火焰熄滅。但鹵系阻燃劑具有較高的吸濕性和潮解性，燃燒時(shí)會(huì)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，且鹵系阻燃劑經(jīng)常與氧化銻并用，使得材料的煙與有毒氣體生成量更大。近年來(lái)，禁用含鹵阻燃劑的呼聲日益高漲，阻燃劑去鹵化已是大勢(shì)所趨[4]。

1.2 金屬系阻燃劑

金屬系阻燃劑原以金屬氫氧化物為主，在高溫下能分解釋放出水分子，可延緩材料的熱降解速度，減緩或抑制材料的燃燒，促進(jìn)炭化和抑煙?，F(xiàn)許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)金屬的其他化合物形式及其他金屬也有很好的阻燃效果。

姚春華等[5]分析了經(jīng)氫氧化鎂、氯化鎂和堿式碳酸鎂處理木粉的燃燒性能、發(fā)煙性能和成炭特性，發(fā)現(xiàn)3種鎂系化合物均明顯降低木材的熱釋放速率和總煙釋放量，表現(xiàn)出良好的阻燃抑煙效果；堿式碳酸鎂與氯化鎂對(duì)木材具有協(xié)同阻燃抑煙效果。云維采等[6]以納米氧化鎂作為阻燃劑利用機(jī)械混合加入到木粉中，當(dāng)添加量為16.7%時(shí)氧指數(shù)達(dá)到31%，燃燒過(guò)程中的熱釋放速率、熱釋放量、煙產(chǎn)生速率、總生煙量和CO產(chǎn)率明顯降低，樣品殘?zhí)柯侍岣呒s10%，具有很好的阻燃效果。陳德勝等[7]介紹了以二氧化鈰為代表的稀土族類(lèi)阻燃劑的優(yōu)勢(shì)及常用的制備方法，并分析了以二氧化鈰為代表的稀土族類(lèi)阻燃劑的發(fā)展前景，為探索金屬類(lèi)阻燃劑提供了新的方向。Taghiyari[8~10]將納米銀浸注于樣品中，并與硼砂等物質(zhì)的阻燃性能進(jìn)行比較，結(jié)果表明，金屬銀能提高材料的耐火性能，且在提高木材的阻燃性能方面有很大潛力，但仍需要進(jìn)行更多的研究。

1.3 磷－氮－硼復(fù)合類(lèi)阻燃劑

磷氮系阻燃劑在木材的燃燒過(guò)程中具有降低熱分解溫度，減少可燃性氣體的產(chǎn)生，增加炭的生成等作用，而硼化合物遇熱膨脹熔融后覆蓋于材料表面，隔斷氧氣，從而阻止木材的燃燒以達(dá)到阻燃目的，二者復(fù)合生成磷－氮－硼體系，經(jīng)驗(yàn)證可形成阻燃協(xié)同效應(yīng)，達(dá)到良好的阻燃效果。故磷氮硼復(fù)合類(lèi)阻燃劑成為眾多學(xué)者深入研究的對(duì)象[11]。

趙愛(ài)民等[12]采用水為溶劑經(jīng)過(guò)二步反應(yīng)合成了含硼膨脹型阻燃劑磷酸三聚氰胺硼酸鹽，添加阻燃劑的環(huán)氧樹(shù)脂的極限氧指數(shù)達(dá)到25%，并有膨脹效應(yīng)。姚春華等[13]探討了由磷酸、硼酸、雙氰胺等為主要組分制備的磷－氮－硼阻燃劑的優(yōu)化配方，楊木木材氧指數(shù)從23.4%提高至60%，煙密度由40.46%降至25%。王奉強(qiáng)[14]合成出以羥甲基化磷酸脒基脲（G21)和硼酸為主要阻燃活性物質(zhì)的磷－氮－硼復(fù)合木材阻燃劑G21BA。G21BA使膠合板的熱釋放、煙釋放等均明顯低于單獨(dú)使用其活性成分處理膠合板及膠合板素材，殘?zhí)苛吭黾?。王石進(jìn)等[15]將木材阻燃劑FRW與水溶性聚磷酸銨復(fù)配處理樟子松，復(fù)配制劑處理的試樣的成炭率較高，二者之間具有阻燃協(xié)效作用，制劑成本可降低12%左右。Jiang等[16]將羥甲基磷酸脒基脲、硼酸復(fù)合阻燃劑加入到DMDHEU樹(shù)脂合成新的復(fù)合阻燃劑處理木材，可顯著降低木材的熱釋放速率、熱解溫度和煙釋放量，阻燃性能可達(dá)到B1級(jí)，且處理后的木材保持良好的尺寸穩(wěn)定性。

磷氮硼復(fù)合類(lèi)阻燃劑阻燃抑煙效果優(yōu)異，但處理后木材及膠合板的膠合性能受到影響。付小丁[17]合成三聚氰胺磷酸鹽并與硼酸進(jìn)行協(xié)效復(fù)配，阻燃劑處理后的木材熱釋放速率、總熱釋放量、質(zhì)量損失速率、煙釋放總量均有不同程度的下降，表面炭層的致密程度以及強(qiáng)度均增加，但影響了刨花板的物理強(qiáng)度，力學(xué)性能下降。楊建銘等[18]以聚磷酸銨、硼酸和硼砂復(fù)配氮磷硼阻燃劑浸漬處理桉木，阻燃桉木膠合板的膠合強(qiáng)度略有降低，但符合國(guó)家Ⅱ類(lèi)膠合板標(biāo)準(zhǔn)。馬林榕等[19]以硼酸/硼砂、磷酸和尿素制成氮磷硼系阻燃劑制備阻燃膠合板，也得出相似的結(jié)論：阻燃性能明顯提高，但膠合板的膠合強(qiáng)度略有降低，但符合國(guó)家Ⅱ類(lèi)膠合板標(biāo)準(zhǔn)。上述研究中，磷氮硼復(fù)合類(lèi)阻燃劑對(duì)于膠合板膠合性能的負(fù)面影響均較大，減少該種負(fù)面影響需要更多研究。

1.4 其他復(fù)合類(lèi)阻燃劑

根據(jù)阻燃機(jī)理的不同，有機(jī)類(lèi)阻燃劑與無(wú)機(jī)類(lèi)阻燃劑復(fù)合、阻燃物質(zhì)與木材復(fù)合形成復(fù)合材料等也是當(dāng)今阻燃研究的熱點(diǎn)。王明枝等[20]以硼酸－硼砂為阻燃劑，十二烷基二甲基甜菜堿為助劑，酚醛樹(shù)脂為膠黏劑，制備楊木定向刨花板，阻燃效果明顯，平均釋熱速率降低31.6%，釋熱總量降低30.52%，殘余物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高37.17%，尤其是抑煙效果顯著，發(fā)煙總量降低94.94%，硼酸－硼砂與十二烷基二甲基甜菜堿之間存在顯著的阻燃協(xié)同作用。趙大偉等[21]以阻燃型石蠟乳液對(duì)云南松木材進(jìn)行常壓浸漬處理，阻燃劑的加入可使石蠟乳液浸漬材的氧指數(shù)上升37.8%，達(dá)到難燃材料的標(biāo)準(zhǔn)，煙密度等級(jí)為35.7，且具有較好的抗流失性。葉菁菁等[22]采用碳酸鉀與硅溶膠對(duì)杉木試件進(jìn)行二次加壓浸注處理，制得K2CO3、SiO2、無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材，點(diǎn)燃時(shí)間較未處理試件延長(zhǎng)近一倍，熱釋放速率及總量下降30%，尤其是抑煙效果顯著；同時(shí)具有良好的抗流失性能，對(duì)阻燃效力的持久保持較為有利。Kumar等[23]將粘土礦物與硅酸鈉混合制成復(fù)合材料作為阻燃劑處理木材，處理后試件的熱釋放速率、有效燃燒熱、質(zhì)量損失和CO、CO2釋放量均降低，5 min內(nèi)試件總發(fā)熱量為8 MJ/m2，完全可以作為一種新型木材阻燃劑，值得借鑒。

2 木材阻燃標(biāo)準(zhǔn)

目前，木材阻燃在國(guó)際上并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。ISO 1182《產(chǎn)品的阻燃防火測(cè)試—不燃測(cè)試》用于建筑材料難燃性測(cè)試，適用范圍最廣，除歐盟采用此標(biāo)準(zhǔn)外，中國(guó)GB 8624《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中A級(jí)測(cè)試方法也參照于此；日本《建筑基準(zhǔn)法》也引用作為不燃材料測(cè)試方法。各阻燃標(biāo)準(zhǔn)中所采用測(cè)試設(shè)備均不相同，具體阻燃標(biāo)準(zhǔn)如下。

2.1 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

歐盟將建筑材料的燃燒性能分為7個(gè)等級(jí)，分別為A1，A2，B，C，D，E，F(xiàn)；或A1f1，A2f1，Bf1，Cf1，Df1，Ef1，F(xiàn)f1；或A1L，A2L，BL，CL，DL，EL，F(xiàn)L，于2007年頒布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)EN 13501《建筑制品和構(gòu)件的火災(zāi)分級(jí)》[24]。A1，A1f1，A1L級(jí)根據(jù)EN ISO 1182[25]和ENISO 1716[26]進(jìn)行測(cè)試；B，C，D級(jí)根據(jù)EN 13823[27]和ENISO 11925－2[28]進(jìn)行測(cè)試；E級(jí)等級(jí)根據(jù)ENISO 11925－2進(jìn)行測(cè)試；F級(jí)根據(jù)ENISO 11925－2進(jìn)行測(cè)試但未達(dá)到E級(jí)要求。該標(biāo)準(zhǔn)中特別考慮了燃燒熱值、火災(zāi)發(fā)展速率、產(chǎn)煙率等燃燒要素[29]。

2.2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)將材料分為不燃性材料和可燃性材料兩大類(lèi)。以ASTME 84《建筑材料表面燃燒性能的測(cè)定方法》為基礎(chǔ)[30]，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的FSI值（及煙密度）將材料分類(lèi)。FSI值越小的材料，火災(zāi)危險(xiǎn)性越小：A類(lèi)：FSI值 0~25，且煙指數(shù)＜450；B類(lèi)：FSI 值 26~75，且煙指數(shù)＜450；C類(lèi)：FSI值 76~200, 且煙指數(shù)＜450。

高層建筑和樓道，應(yīng)采用FSI＜25的材料，25＜FSI＜100的材料只能用于防火要求不是很?chē)?yán)格的場(chǎng)所，而FSI＞100的材料不符合阻燃的要求[31]。

2.3 日本標(biāo)準(zhǔn)

日本標(biāo)準(zhǔn)JISA 1321－1994《建筑物的內(nèi)部裝修材料及施工方法的不燃性試驗(yàn)方法》[32]中，將材料按其燃燒性能分為不燃級(jí)、準(zhǔn)不燃級(jí)和難燃級(jí)。根據(jù)日本《建筑基準(zhǔn)法》，采用錐形量熱儀作為試驗(yàn)裝置，照射強(qiáng)度為50 kw?m-2，不燃級(jí)材料需滿足防火材料沒(méi)有貫通到內(nèi)部的裂縫和孔，燃燒10 s以上最高發(fā)熱速度不超過(guò)200 kw?m-2，燃燒試驗(yàn)20 min內(nèi)總發(fā)熱量不超過(guò)8 MJ?m-2。而準(zhǔn)不燃級(jí)材料和難燃級(jí)材料則將達(dá)到上述條件的燃燒時(shí)間分別調(diào)整為10 min和5 min。

2.4 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)對(duì)阻燃木材的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要參照歐盟，分為7大等級(jí)，且相應(yīng)測(cè)試均按照歐盟的測(cè)試制定相關(guān)測(cè)試國(guó)標(biāo)。目前我國(guó)現(xiàn)行的阻燃木質(zhì)材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 8626－2007《建筑材料可燃性試驗(yàn)方法》，GB 8624－2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》，GB/T 17658－1999《阻燃木材燃燒性能試驗(yàn)火傳播試驗(yàn)方法》，GA/T 42.1－1992《阻燃木材燃燒性能試驗(yàn)方法木垛法》，GA/T 42.2－1992《阻燃木材燃燒性能試驗(yàn)方法火管法》。

我國(guó)現(xiàn)在許多研究中對(duì)于阻燃木材阻燃性能測(cè)試均廣泛采用錐形量熱儀，錐形量熱儀是建立在氧消耗原理基礎(chǔ)上的新一代聚合物材料燃燒性能測(cè)定儀，可模仿小型火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)果具有很強(qiáng)的說(shuō)服力，后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)制定中可參照日本標(biāo)準(zhǔn)引用錐形量熱儀作為測(cè)試儀器。

與上述發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在木質(zhì)阻燃材料技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定方面相對(duì)落后，應(yīng)加快在建筑結(jié)構(gòu)、家具以及裝飾材方面木質(zhì)材料阻燃性能、有毒成分含量分級(jí)、檢測(cè)及評(píng)價(jià)體系的制定與完善，與國(guó)際接軌。

3 影響木材阻燃的因素

3.1 載藥量

木材的阻燃性是評(píng)價(jià)阻燃劑效果的指標(biāo)。阻燃木材的燃燒難易程度與木材的載藥量有著直接關(guān)系，理論上載藥量越高，阻燃性越好[33]。一般來(lái)說(shuō)，1 m3木材中不可燃性成分超過(guò)200 kg，即為不燃材。日本準(zhǔn)不燃木材注入量要求為150 kg?m-3（固體成分量）以上，載藥量不夠，木材的阻燃效果很難達(dá)到理想水平；而載藥量過(guò)高也存在成本浪費(fèi)、影響木材力學(xué)性能、膠合強(qiáng)度等問(wèn)題。但現(xiàn)今國(guó)內(nèi)阻燃市場(chǎng)，由于載藥量等因素的限制，大量阻燃級(jí)木材的阻燃性僅能達(dá)到難燃級(jí)水平，不燃級(jí)及準(zhǔn)不燃級(jí)木材亟待研究和開(kāi)發(fā)。

3.2 發(fā)煙性

發(fā)煙性是評(píng)價(jià)阻燃劑阻燃效果的決定性因素之一?；馂?zāi)中煙氣及有毒性氣體對(duì)人體造成的傷害很大。統(tǒng)計(jì)顯示，火災(zāi)中大部分死亡者是因?yàn)槲霟焿m及有毒氣體昏迷致死的，且濃煙會(huì)使人員在逃生時(shí)迷失方向，從而過(guò)多吸入濃煙窒息，同時(shí)也給營(yíng)救工作增添難度，火災(zāi)補(bǔ)救工作難以順利進(jìn)行[34]。若阻燃劑阻燃性優(yōu)異但抑煙效果差，當(dāng)實(shí)際運(yùn)用于生活中，煙氣帶來(lái)的傷害并沒(méi)有減弱，阻燃效果并不理想。故近年來(lái)研究抑煙型阻燃劑的報(bào)道越來(lái)越多且成果顯著。

現(xiàn)階段抑煙型阻燃劑研究普遍集中于磷氮類(lèi)阻燃劑，采取與硼類(lèi)物質(zhì)復(fù)合或加入金屬物質(zhì)均能有效抑煙。張曉騰等[35]在氮磷阻燃劑中添加氫氧化鎂處理?xiàng)钅?，?fù)合后煙密度等級(jí)顯著低于氮磷阻燃處理材，降低約31.81%。潘景[36]在不同濃度的氮磷系阻燃劑中添加不同比例的MH/ATH（Mg(OH)2/Al(OH)3）進(jìn)行復(fù)配，處理后的木材煙密度等級(jí)均遠(yuǎn)小于75，具有很好的抑煙效果。陳旬等[37]在木粉中添加氯化錳或碳酸錳，阻燃木材試樣的總煙釋放量分別降低了93.3%和31.2%，CO平均釋放量分別降低了27%和8.1%。改性海泡石與聚磷酸銨在木材燃燒過(guò)程中的阻燃作用和對(duì)煙霧毒氣的調(diào)控作用也得到研究[38]，二者共同處理木材時(shí)木板的總煙釋放量降低84.42%。陳旬等、夏燎原等[39~41]則在聚磷酸銨中加入鐵、銅、錫改性及5A分子篩分別合成不同的復(fù)合阻燃劑，阻燃處理后木材的煙釋放量均大幅減少，且顯著降低CO釋放量。夏燎原等[42]制備了介孔SiO2－APP復(fù)合阻燃劑，能有效降低楊木粉的總煙釋放量，催化木材形成炭層，表現(xiàn)出顯著抑煙特性。吳義強(qiáng)等[43]開(kāi)發(fā)了以聚磷酸銨、硼酸鋅、超細(xì)化天然礦物質(zhì)等為主要組分的新型NSCFR木材阻燃劑，CO，CO2總生成量降低，抑制煙霧毒氣釋放，具有顯著的阻燃抑煙效果。

3.3 吸濕性

吸濕性是影響載藥量的重要因素，同時(shí)也是評(píng)價(jià)阻燃效果的決定性因素之一。經(jīng)阻燃劑處理后，特別是水基型阻燃劑，處理材的吸濕性均有不同程度的增加。當(dāng)相對(duì)濕度高于80%時(shí)，吸濕性增加更為明顯。有研究[44]顯示，經(jīng)無(wú)機(jī)阻燃劑處理后的木材，在26.7℃、相對(duì)濕度30%的環(huán)境中，含水率變化不大；當(dāng)相對(duì)濕度增加到65%時(shí)，含水率增加2%~15%；當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)結(jié)露點(diǎn)時(shí)，大多數(shù)無(wú)機(jī)阻燃劑會(huì)發(fā)生水解變質(zhì)，阻燃效果大大下降。當(dāng)阻燃處理材處于相對(duì)濕度較高的環(huán)境中時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致木材發(fā)生潤(rùn)脹，加劇腐朽速度，也會(huì)對(duì)后續(xù)加工造成不利影響。郝慧伶[45]發(fā)現(xiàn)BL型阻燃劑吸濕性比未處理材要大很多，限制了阻燃木材的適用范圍。

吸濕性除了會(huì)影響阻燃劑的有效作用年限，也會(huì)影響阻燃劑對(duì)金屬的腐蝕性。當(dāng)阻燃木材處于溫濕度均較高的環(huán)境中時(shí)，阻燃劑與木材中吸收的水分可形成電解質(zhì)溶液，腐蝕建筑或者家具中用于連接或固定的五金部件，影響建筑用材或家具使用安全及壽命。若阻燃劑本身吸濕性低，阻燃處理后木材吸濕性與未處理材相比持平或更低，上述問(wèn)題均在一定程度上得以解決。所以對(duì)于阻燃木材吸濕性的控制至關(guān)重要。

對(duì)此，蔣明亮等[46]用FR－1處理木材，處理材吸藥量從18.3%增至63.0%時(shí)，其吸濕率從19.03%增加到19.77%，增幅較小，但比對(duì)照材的18.63%要高。涂道伍等[47]用KY－Fw阻燃劑處理木材，杉木阻燃木材、泡桐阻燃木材的吸濕率分別高于素材的吸濕率約為0.6%，0.7%。趙大偉等[21]發(fā)現(xiàn)蠟乳液的浸入可以降低云南松材的吸水性，而阻燃劑的加入不會(huì)對(duì)石蠟乳液浸漬材的吸水性降低產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。

日本學(xué)者[48~52]發(fā)現(xiàn)硼系物（硼酸、硼砂、硼酸鋅等）、胍類(lèi)是性能優(yōu)良的木材阻燃劑，使用硼酸、硼砂、胍類(lèi)復(fù)合磷酸、碳酸氫銨等作為木材阻燃劑，著重提高硼酸等物質(zhì)在水中的溶解性，制得高濃度硼類(lèi)阻燃劑；處理后木材干物質(zhì)增重量達(dá)到未處理前的60%以上；錐形量熱儀所得數(shù)據(jù)表明處理材的阻燃性能為不燃級(jí)水平，且木材吸濕性與素材相比幾乎持平甚至更低，有效地解決上述所述高吸濕性所帶來(lái)的問(wèn)題，值得更深入研究。

4 木材阻燃發(fā)展趨勢(shì)

木材使用場(chǎng)所與人的活動(dòng)密切關(guān)聯(lián)。阻燃處理的目的是減少火災(zāi)事故發(fā)生，同時(shí)延長(zhǎng)木制品的壽命，從而節(jié)約森林資源。在阻燃處理的過(guò)程中，要增強(qiáng)阻燃劑中有效成分與木材主成分之間的相互結(jié)合，一方面加強(qiáng)阻燃劑的有效性，另一方面減少阻燃劑對(duì)外界環(huán)境可能造成的污染[53]。這不僅有利于保護(hù)環(huán)境，更有利于可持續(xù)發(fā)展。阻燃劑去鹵化即是實(shí)現(xiàn)環(huán)保性的一個(gè)重要體現(xiàn)。

4.1 開(kāi)發(fā)低濕低煙高阻燃性木材

未來(lái)的木材阻燃劑不僅要求具有防腐性、防蟲(chóng)（防朽）性及結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性，最應(yīng)具備的特征是——低吸濕低煙高阻燃性。低吸濕性能除了能提高阻燃劑本身的耐流失性能，而且能減少后續(xù)加工的不良影響，增加阻燃劑或阻燃產(chǎn)品的有效使用年限，未來(lái)需加大對(duì)低吸濕木材阻燃的研究。

研究顯示，氮磷類(lèi)阻燃劑與硼類(lèi)阻燃劑或金屬類(lèi)物質(zhì)復(fù)合后能有效阻燃及抑煙。結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于降低阻燃劑吸濕性的研究，將三者復(fù)合生成氮磷－硼－金屬阻燃劑以達(dá)到低吸濕低煙高阻燃目的研究亟待開(kāi)展。

4.2 開(kāi)發(fā)新的阻燃處理方式

目前對(duì)于木材的阻燃處理大多還是將基礎(chǔ)材全部浸入阻燃劑，以提高載藥量達(dá)到好的阻燃效果。高載藥量是高阻燃性的保證，但同時(shí)也增加了生產(chǎn)成本等，且不同的使用地點(diǎn)對(duì)于阻燃木材的要求也盡不相同。以較低載藥量滿足不同阻燃性也是研究的方向之一。

4.2.1 分層阻燃處理 分層阻燃處理，即對(duì)板材不同位置采取不同程度的阻燃處理。對(duì)于表層及表層以下一定深度的部位進(jìn)行高濃度阻燃處理，以達(dá)到不燃級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，使得一定時(shí)間內(nèi)火焰無(wú)法達(dá)到木材內(nèi)部；而對(duì)于芯部的木材阻燃處理時(shí)，載藥量?jī)H需達(dá)到難燃級(jí)或準(zhǔn)不燃級(jí)即可。因地制宜使用處理方式，以達(dá)生產(chǎn)利益、環(huán)境友好最大化。

4.2.2 表面封存處理 表面分層處理，即用樹(shù)脂等對(duì)阻燃處理后的木材表面進(jìn)行二次封存處理，防止內(nèi)部阻燃藥劑析出至表面，影響后續(xù)加工和使用，降低阻燃性能。

4.2.3 表面穿孔注入 表面穿孔注入，即在待處理木材表面等距離打出直徑為1 mm的深孔，孔深及孔間間隔視具體而定，再進(jìn)行真空加壓等處理，此法能有效控制大徑級(jí)厚板阻燃藥劑的滲入深度、均勻度及載藥量。

當(dāng)前，提高藥劑注入量，保證載藥量達(dá)到準(zhǔn)不燃級(jí)、不燃級(jí)水平的阻燃木材投入實(shí)際使用，同時(shí)開(kāi)發(fā)具備低煙、低吸濕性、高阻燃性的環(huán)保型阻燃劑是迫切所需；重視木材阻燃劑的環(huán)保和安全性能，亟待我國(guó)在木質(zhì)阻燃材料技術(shù)的研究及標(biāo)準(zhǔn)制定與完善。

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Researches on Fire-retardanding of Wood in China

WANG Ling-yan，NIE Yu-jing，CHEN Zheng-ji，MA Ling-fei*

（School of Engineering, Zhejiang A & F University, Lin'an, 311300, China)

Reviews were made on researches on wood fire-retardanting in China, including halogen fire-retardant, metal fire-retardant, nitrogen-phosphorus-boron compounded fire-retardant. Relative standards of the EU, USA, Japan, China were presented as well as drug loading capacity, smokiness, hygroscopicity, environmental protection of fire-retarding wood. Suggestions were put forwarded on the further research direction of wood fire-retarding, such as high fire-retarding wood with low hygroscopicity-smokiness and new treatments of fire-retardants.

wood; fire-retardant; drug loading capacity; smokiness; hygroscopicity

S782.39

A

1001-3776（2016）05-0082-07

2016-05-05；

2016-07-18

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201204702）；國(guó)家自然科學(xué)基金（31270592）

王靈燕（1991-），女，在讀研究生，從事木材科學(xué)與材性改良研究；*通訊作者。