抑煙劑對阻燃中纖板的燃燒性能影響研究

摘要：文章主要就抑煙劑對阻燃中纖板的燃燒性能影響進行了研究，最后研究出了一種低煙毒阻燃中纖板。經(jīng)測試在阻燃劑添加量30kg/m3情況下，當復合抑煙劑添加量2%時阻燃中纖板的氧指數(shù)為37.5%，UL94點燃續(xù)燃時間為3.5s，陰燃時間為11.2s，煙密度等級SDR由5.7下降到4.0。經(jīng)GB8624-2012對阻燃中纖板進行燃燒性能測試，結果表明未發(fā)生火焰的橫向、縱向蔓延，具有較好的阻燃、成炭性能。

關鍵詞：抑煙劑;阻燃中纖板;燃燒性能

中纖板由于具有良好的物理力學性能，又具有綠色環(huán)保性能，且制品具有重量輕、強度高、絕緣性好、加工容易且外觀宜人等優(yōu)點，目前已廣泛用于家具制造、隔斷、假墻、車船制造、家用電器等領域，是我國家具、室內(nèi)裝飾裝修業(yè)需求量最大的原材料之一。然而由于普通中纖板均由可燃材料組成，裝飾裝修時一旦使用明火或超負荷用電，極易引發(fā)火災，且在火災發(fā)生時會加速火勢的蔓延或擴散。其中2017年“2·25”江西南昌海航白金匯酒店“唱天下”KTV裝修火災，2017年“2·5”浙江臺州“足馨堂”足浴中心內(nèi)裝飾火災，2017年12月1日天津“城市大廈”裝修改造重大火災等更是給了我們慘痛的教訓[1]。因為它不僅危及了人們的生命和財產(chǎn)安全，而且影響了社會穩(wěn)定，引起了政府和主管部門的高度重視。鑒于此，無染色、低煙毒中纖板的阻燃技術研究便引起了消防科研人員和相關企業(yè)的廣泛關注。

針對現(xiàn)有家具制造、室內(nèi)裝修場所用中纖板產(chǎn)煙毒性大、環(huán)保性能差等問題[2-3]，本研究主要采用阻燃、抑煙協(xié)效機理，以磷-氮-硼復合阻燃劑為基礎，研究抑煙劑對阻燃中纖板燃燒性能的影響，有效解決傳統(tǒng)阻燃中纖板燃燒產(chǎn)煙毒性大、產(chǎn)煙量多等問題。

1? 實驗部分

1.1? 實驗主要原料

木纖維（桉木：松木：雜木=7：1：2）;硼酸、硼砂、二茂鐵、氧化鋅、氧化鎂、三氧化鋁、二氧化錳、實驗室自配復合抑煙協(xié)效劑、硅烷偶聯(lián)劑KH-550等。

1.2? 實驗設備

三口燒瓶、電動攪拌器、水浴加熱鍋、木纖維阻燃處理施膠混合機、中纖板壓板機、木纖維水分測定儀、粘度測定儀（涂4杯）、電子萬能試驗機。

1.3? 阻燃中纖板制備

1.3.1? 三聚氰胺脲醛樹脂膠粘劑的合成

（1）甲醛1350g+氨水40g+氫氧化鈉溶液（25%）適量，調(diào)pH=6.5～8.5，加尿素475g，升溫到80～95℃，保溫20～40min;

（2）控制溫度88～91℃下，加甲酸（25%）調(diào)pH=4.8～6.0反應大約35～50min，測粘度13.5～15s，加氫氧化鈉溶液（25%）調(diào)pH=5.0～6.5，加尿素100g繼續(xù)反應，保溫反應1～1.5h，粘度達到18.5～20s;

（3）控制溫度88～91℃下，當粘度達到18.5～19s（熱秒90℃），加氫氧化鈉（25%）調(diào)pH=6.0～7.5，加三聚氰胺45～60g，尿素20～45g繼續(xù)反應，保溫反應1～1.5h，粘度達到19～21s;

（4）控制溫度88～91℃下，當粘度達到19～21s，加氫氧化鈉（25%）調(diào)pH=7.0～9.0;

（5）降溫到80℃，加尿素130～150g，然后繼續(xù)降溫到60℃，再加尿素100～125g，然后開始降溫到45～60℃。

（6）繼續(xù)降溫到45℃，加氫氧化鈉（25%）調(diào)pH=8.0～8.5，得到三聚氰胺脲醛樹脂膠粘劑。

1.3.2? 磷-氮-硼復合阻燃劑的制備

按照復合阻燃劑100份計，分別以聚磷酸銨10～50份、硼酸10～55份、硼砂10～55份為基本阻燃劑，按照一定的比例添加協(xié)效劑5～30份、抑煙協(xié)效劑2～30份后進行粉碎過篩，然后用KH-550進行包覆處理，制備磷-氮-硼多種元素復合的復合阻燃劑。

1.3.3? 配置阻燃膠粘劑

根據(jù)配方稱取上述1.3.1中已經(jīng)合成的三聚氰胺脲醛樹脂膠粘劑，并根據(jù)配方向上述膠粘劑中添加阻燃劑，通過攪拌裝置混合均勻。

1.3.4? 阻燃中纖板制備

將已經(jīng)干燥好的木纖維放入攪拌機內(nèi)預攪拌5～10min，使木纖維分散無結塊。然后在攪拌下將上述1.3.3已經(jīng)配置好的阻燃劑和膠粘劑混合物通過噴槍施入纖維中，繼續(xù)高速攪拌10～20min，取出施膠后的纖維在烘箱干燥（或晾干）至含水率7%±1%。最后將干燥好的阻燃木纖維在已經(jīng)準備好的?？蛑袖佈b，在熱壓溫度180～200℃、20～25MPa壓力下熱壓8～10min后成型。

1.4? 性能表征方法

本研究擬通過測試所研制的阻燃中纖板的燃燒性能分級、產(chǎn)煙量、煙氣毒性等級甲醛釋放量等來表征阻燃劑對阻燃中纖板、理化性能性能、環(huán)保性能的影響。具體性能表征及測試方法如下：

1.4.1? 氧指數(shù)測試

采用南京江寧分析儀器廠HC-2型氧指數(shù)測試儀進行測試，依據(jù)GB/T2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為第2部分：室溫試驗》，實驗室自測和委托國家防火材料檢測中心進行檢測，用方法A進行測試，式樣尺寸100mm×10mm×3mm。

1.4.2? 垂直燃燒測試

依據(jù)GB/T2408-1996《塑料燃燒性能的測定水平法和垂直法》，實驗室自測和委托國家防火材料檢測中心進行檢測，式樣尺寸125mm×10mm×3mm。

1.4.3? 煙密度測試

依據(jù)GB/T8627-2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度實驗方法》，實驗室自測和委托國家防火材料檢測中心進行檢測，式樣尺寸25mm×25mm×6mm。

1.4.4? 燃燒性能測試

按照GB8624-2012標準要求及測試方法進行測試，委托國家防火材料檢測中心進行測試。

2? 結果與討論

2.1? 抑煙劑對阻燃中纖板燃燒性能的影響

為研究不同抑煙劑對阻燃中纖板燃燒性能的影響，本研究在固定基本阻燃劑硼酸、硼砂不變情況下，在控制阻燃劑用量25kg/m3情況下，僅改變抑煙劑種類，最后通過測試氧指數(shù)、垂直燃燒、煙密度等級研究不同抑煙劑對材料燃燒性能的影響，具體結果如下表1。

由上表1可以看出，通過對多種抑煙效果的添加劑進行抑煙效果研究，結果表明傳統(tǒng)抑煙添加劑對阻燃中纖板的燃燒性能影響均不明顯，在抑煙方面氧化鋅、實驗室自配復合抑煙協(xié)效劑對阻燃中纖板的抑煙效果相對較優(yōu)。其中當本研究自配復合抑煙協(xié)效劑添加量5%時，在固定阻燃劑添加量為25kg/m3不變情況下，阻燃中纖板的煙密度等級SDR由4.5降低到2.6，氧指數(shù)由31.8%上升到34.5%，UL94垂直燃燒續(xù)燃時間由5.1s降低到4.0s，陰燃時間由20.4s降低到13.8s。由此表明本研究復合抑煙協(xié)效劑的添加一方面既可以增加阻燃中纖的燃燒性能，另一方面又降低了阻燃中纖板的煙密度等級。

2.2? 復合抑煙協(xié)效劑添加量對阻燃中纖板燃燒性能及抑煙性能的影響

為研究復合抑煙協(xié)效劑添加量對阻燃中纖板燃燒性能的影響，在控制阻燃劑用量30kg/m3不變情況下，本研究僅改變復合協(xié)效劑的添加量，研究不同抑煙劑添加量下對阻燃中纖板燃燒性能及抑煙性能的影響，具體結果如下表2所示。

由上表2及圖1可以看出，在控制阻燃劑添加量30kg/m3不變情況下，隨著復合抑煙劑量的增加，阻燃中纖板的氧指數(shù)降低，煙密度等級也是先降低后升高。當復合抑煙劑添加量2%時阻燃中纖板的氧指數(shù)為37.5%、UL94點燃續(xù)燃時間為3.5s，陰燃時間為11.2s，煙密度等級SDR由5.7下降到4.0。由此表明本研究復合抑煙劑既滿足了中纖板阻燃要求，又降低了阻燃中纖板的煙密度。

2.3? 阻燃中纖板SBI墻角火燃燒性能測試

將制備的低煙毒阻燃中纖板經(jīng)GB8624-2012燃燒性能測試，火焰?zhèn)鞑ソY果如下圖2：

由上圖2可以看出，本研究阻燃中纖板經(jīng)SBI燃燒測試后，未發(fā)生火焰的橫向和縱向蔓延，具有較好的阻燃、抑煙性能。

3? 結語

（1）通過抑煙劑對阻燃中纖板燃燒性能的研究，本研究自配復合抑煙協(xié)效劑添加量5%時，在固定阻燃劑添加量為25kg/m3不變情況下，阻燃中纖板的煙密度等級SDR由4.5降低到2.6，氧指數(shù)由31.8%上升到34.5%，UL94垂直燃燒續(xù)燃時間由5.1s降低到4.0s，陰燃時間由20.4s降低到13.8s。

（2）在固定阻燃劑添加量30kg/m3不變情況下，隨著復合抑煙劑量的增加，阻燃中纖板的氧指數(shù)降低，煙密度等級先降低后升高。當復合抑煙劑添加量2%時阻燃中纖板的氧指數(shù)為37.5%、UL94點燃續(xù)燃時間為3.5s，陰燃時間為11.2s，煙密度等級SDR由5.7下降到4.0。由此表明，本研究復合抑煙劑既滿足了中纖板阻燃要求，又降低了阻燃中纖板的煙密度。

（3）通過阻燃劑不同添加量情況下的燃燒性能研究，當阻燃劑添加量30kg/m3，復合抑煙劑添加量2%時，中纖板具有較好的阻燃、抑煙性能。

（4）通過對本研究低煙毒阻燃中纖板燃燒性能研究，經(jīng)GB8624-2012燃燒性能測試后，未發(fā)生火焰的橫向和縱向蔓延，具有較好的阻燃、抑煙性能。

參考文獻：

[1]李碧英，顏明強，朱劍.低煙毒阻燃中纖板發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].今日消防，2021，6（05）：28-30.

[2]崔飛，顏龍.磷酸二氫銨與硼酸對木材的阻燃和抑煙作用[J].消防科學與技術，2018，37（04）：523-526.

[3]王威，張輝.鉬系阻燃抑煙劑的應用與發(fā)展前景[J].武警學院學報，2007，4（08）：5-7.

Study on the influence of smoke suppressant

on the combustion performance of flame retardant MDF

Li Biying

Sichuan Fire Research and Technology Research Institute of MEM

Abstract：In this paper， the effect of smoke suppressant on the combustion performance of flame retardant MDF was studied， and a low smoke poison flame retardant MDF was developed. Under the condition of adding 30Kg/m3 flame retardant， the oxygen index of MDF was 37.5% ， the ignition time of UL94 was 3.5 seconds， and the smoldering time was 11.2 seconds when the compound smoke suppressor was 2% ， and the smoke density? SDR decreased from 5.7 to 4.0.According to GB8624-2012 combustion performance test， the results show that there is no transverse and longitudinal flame spread， and it has good flame retardant and char forming properties.

Keywords：smokesuppressant;flameretardantMDF;combustion performance