木材阻燃涂料

木材 强重 比高 ，具有使人感 到亲切 的纹理及光泽等诸多优 点 ，而且易加工 ，能耗 少 ，可 自然降解 和回收利 用 ，对环境污 染较小 ，被广泛运 用于各行各业 。但其具有 易燃 性 、可燃性 。 木 材燃烧产生大量 的热 、烟雾 以及有毒气体 。高温加速火灾蔓 延 ，烟雾大大 降低 了火灾现场 的能见度 ， 有 毒气 体甚至会导致 人 员窒息死亡 ，因此 ，对木材进行阻燃处理是重 要课 题 。现 阶 段国 内外对木 材进 行阻燃处理主要分为 ３ 种方法 ：深层处理 ， 通过一定手段使 阻燃 剂或具有阻燃作用 的物 质 ，浸注到整个木 材 中或达到一定深度 。渗透性较好 的树种适合用 浸渍法 ，而渗 透性 较差 的树种适合 用浸注法 ；表面处理 ，即在 木材表面涂刷 或喷涂阻燃物质 ， 最 常用的木材表面处理方法是 涂阻燃涂料 ； 贴 面处理 。即在木 材表面贴具有阻燃作用 的材料 ，如石膏板 、 硅 酸钙板 、铁皮等 。本文 主要介 绍木材用膨胀阻燃涂料 。 膨胀 型阻燃涂料一般 由基料 、脱水催化 剂 、炭化剂 、发泡 剂、 填料 颜料 、助剂等组成 。膨胀型阻燃涂料 的组成成分 不同 ， 其 阻燃性能也相对有较 大差异 。 基料 是组 成涂料的基础 ，是 主要 的成膜 物质 ，对涂料 的性 能影 响至关重要 。基料 一般易于分解 ，但 隔火 阻燃能力较差 。 对 于阻燃涂料而言 ， 基 料还必须与阻燃剂相 匹配 ，构成一个有 机 防火体系 。膨胀 型阻燃 涂料所用基料与其他组 分配伍 ，既要 保证 涂料 的涂饰性 能和使用性能 ，又要保证 在火 焰和高温下具 有难燃 性和优 良的膨胀性能 。 目前 常用 的基料一般为阻燃型树脂 ， 分为 ３ 类： 水性 树脂 ， 具有 良好 的拼合作用 ，如苯丙乳液 ，丙烯酸乳液 ，聚醋酸 乙烯 乳 液 ，聚丙烯酸酯 乳液 ，聚丁橡胶乳液 ， 聚 乙烯 醇等 ；含氮树 脂 ，这类基料 的耐水性 、耐化学性 、装饰性 和物 理机械性能都 比较 好。常见 的有 三聚氰胺 甲醛树脂 、脲醛树脂 、聚氨基 甲酸 酯树 脂 、聚酰胺树脂 、丙烯腈共聚物等 ；其他树脂 ，常用 的有 难燃 性的含 卤素树脂 ，如氯化醇酸 、过氯 乙烯树脂 、溴化环氧 树脂 、氯化橡胶 、氯化环氧树脂 等。 现在对基料改 性是一个相对热 门的研究方 向 ，经过改性 ， 阻燃 涂料 的阻燃性 能以及其 自身的机械性能都得 到了一定 的提 高 。例如徐晓光等人 以丙烯 酸改性水性聚氨酯 为基料 制备 了一 种 改性阻燃水性聚 氨酯 涂料 ，使涂料 同时具备 了丙烯 酸的耐候 性 以及聚氨酯 的耐磨性 及机械性能 ；冯建稳 、王奉 强等人 以三 聚氰胺 改性脲醛树脂 与聚乙酸乙烯树脂共混物作 为基 料制备 了 种 膨胀型水性木材 阻燃 涂料 ，该涂料施工简便 、成 本低 、环 保性好 ，在遇火时能膨胀形 成均匀且致密 的泡沫炭层 ， 从 而减 少热传 递 ，有效阻燃 。 事实证 明， 不 同的基料所 制的阻燃 涂料阻燃性能有所差异 。 张旭 昀对不 同乳液种类 的阻燃涂料做 了相应 的性 能测 试。最终 发现 Ｐ Ｅ Ａ乳 液型涂 料 的防火性 能最佳 。 因此 选择合 适 的基 料 也是非 常重要的。 脱水催化 剂 、炭化剂 、发泡剂 ３者合称为膨胀 阻燃体系 。 膨胀 阻燃 涂料发挥作用 的过 程一般如下所示 ：阻燃体 系中的脱 水催化剂 分解释放 出可作 为脱水机 的无机酸 聚偏 磷酸 ，与含羟 基化合物 发生酯化反应 ， ‘ 而体 系中的胺则作为酯化反应 的催 化 剂 ，加速酯化 反应 的速率 ：发泡 剂三聚氰胺受热分解 出氨气 ，
一
同时成 膜物质 中部分成分分解生成氨气 、氯气和水蒸气等使 已 处 于熔 融状 态的体系持续膨胀发泡 ，形成泡沫层 。同时多元醇 和酯脱水炭化 ，形成无机物和残炭 ，并且体系进一步膨胀发泡 。 反应 即将结 束时 ， 体 系胶化和 固化 ，脱水成炭 ，生成的不饱和 主链再进行环化架桥反应 ，最后生成致密且坚硬的炭化层 。 炭化剂又可称为成炭剂 、 炭源。当涂层遇到火焰 或高 温时， 在脱水催化剂 的作用 下 ，炭化剂脱 水炭化形成炭层 ，起到隔热 作用 。常用 的炭化剂分 为 ３类：碳水化合物 ，如淀粉 、葡萄糖 ； 多元醇 化合 物 ，如三梨醇 、季戊四醇 、二季戊 四醇 ；树脂性物 质 ，如尿素树脂 、氯 醚树脂 、聚氨酯树脂 、环氧树脂等 。 ． 发泡剂即气源 ，在受热分解时释放 出如氯化氢 、氨气 、水 蒸气等不燃性气 体 ，使涂层膨胀形成海绵状炭层 。常用的发泡 剂有三 聚氰胺 、尿素 、脲 醛树 脂 、双氰胺 、聚酰胺 、蜜胺 、聚 脲 、氯化石 蜡等。如采用 ２种或多种发泡剂并用 ，有时可 以提 高涂料 的阻燃性能 。 现在使用最普遍 的是聚磷酸铵 、三聚氰胺 、季戊 四醇阻燃 体 系 ，３ 者质 量之 比不 同，阻燃 效果有所差异 。除此 之外 ，在 阻燃体 系里加入 相应 的协效剂 ，也有助于提高阻燃涂料的防火 功效 。 无 机填料在膨胀型阻燃涂料里仅 占有很小的 比例 ，但 作用 却不容忽视 ， 其加入量直接影响到涂层的膨 胀高度和耐火 时间。 般来说 ，加入量越 大 ，涂层 越不易膨胀 ，炭层越致 密 ，强度 越高 。但如果 添加过高 ，则影响涂层的发泡效果 ，降低涂层的 防火性能 。 Ｃ ａ ｒ ｄ ｅ ｌ ｌ ｅ 等在制备 热降解及 聚硅氮烷 涂料时 ，发现在 阻燃 涂料 中添加相应 的助剂会 大大增强阻燃 效果 。常用的助剂有增 稠剂 、润湿剂 、分散剂 、消泡剂和流平剂等 。 增稠剂可提高涂料粘度 ，膨胀型阻燃涂料可 以羟 甲基纤维 素做增稠剂 。润湿剂 可延 长涂膜的干燥 时间 ， 使 涂料有充分 的 时 间渗透到木材 的棕 眼中去来 增加涂膜的附着力 、流平性 。分 散剂可缩短 固体研磨 和分散 的时间。消泡剂可消除涂料制备过 程 中因气体 产生 的泡沫状 物质。流平剂是一种成膜助剂 ，可降 低涂料 的表 面张力 ，提高涂膜 表面平整度和手感 度。流平 剂分 为 ３ 大类 ，分别是溶剂型 、丙烯酸型 、有机硅型 。
木 材 阻等
木 材 阻燃涂料
常晓雅 ，吴 静 ，张 蕾 ，王 明枝
（ 北京林业大学材料 学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３） 摘 要 ：木材 属于 易燃材料 ，使其在应 用上 受到 限制。本文主要论述 了膨胀型 阻燃涂料主要成分 。 关键 词 ：木材 ；阻燃涂料 ；组分和作 用；性 能；阻燃机理 中图分类 号 ：ＴＱ６ ３ ７ ． ８ 文献标识码 ：Ａ