木材阻燃剂——水玻璃

型 和有 机 型两大类 ；按 防火机 理可 分为膨 胀 型和非
机 物 。４ 脱 水成 炭催 化剂 ，当涂膜 受热 时 ，能够促 （）
使基 料和含 羟基 的炭 化剂 进行 脱水 反应 ．使涂层脱
水 ，形成 不易燃 的三 维 空间炭 层 。聚磷 酸铵是 一种
常 用 的脱水 成炭 催化 剂 。 （ ） ５ 防火 填料 ，种类很 多 ，
耐水 性和理 化性 能 。
参考 文献 ：
…普通 高 中 程标准 实验教 科书必修① 【Ｊ 课 Ｍ． 北京： 人民教 育出
版社．
崔 １Ｉ 会 旺， 官 本 ． 材 阻燃 研 究 进 展 卟 世 界 林 业 研 究 ，０ ８ ２ 杜 木 ２０ ，
（ ）４ ￣ ５ ３ ：３ ４ ．
待温度 升 至 １０ 时 ，这种 沉淀 物 就会再 行分 ０
解 生成Ｃ ： ｕ
ＣｕＳ ・ ２ Ｏ３ ２ Ｏ＝３ ＋２ Ｓ Ｏ３ Ｃｕ Ｓ ・ Ｈ２ Ｃｕ Ｈ２ Ｏ４
在 通常情 况下把Ｓ 入Ｃ Ｓ Ｏ通 ｕ Ｏ 溶液 ，几 乎观 察
不 到 有 化 学 现 象 发 生 。 如 果 就 此 结 论 说 Ｓ 跟 Ｏ不 Ｃ Ｓ 应 又 还 为时 尚早 。 比如 当 反 应 条 件 改 变 ， ｕＯ反
普通 高 中课 程标 准 实验 教科 书 （ 必修① 人 教 版 ）
在 第 四章 第 一 节 实 验 ４ ２ 介 绍 了水 玻 璃 （ ａ ｉ ， —中 Ｎ ２ Ｏ Ｓ
水溶 液 ） 以作 为 阻燃 剂 防 止 木 材起 火 或 延 缓 其燃 可 烧 。 当把 充 分 吸湿 、浸 透 饱 和 Ｎ ２ｉ ， 液 的 小 木 ａ Ｏ溶 Ｓ 条（ 沥干） 稍 放置 在酒 精灯 外焰 灼 烧 时 ，小木 条并 没 有燃 烧起 来 而 只是 变 黑 冒泡 ｆ １ ］ 显 然 ，Ｎ ２ｉ ３ 。很 ａ Ｏ 可 Ｓ 提高 木材 的耐火 性能 。水 玻璃 作 为阻 燃剂 的原 因需
Ｎ ｉ ， 液 的小 木 条 放 在 酒 精 灯 外 焰 灼 烧 时 ，只 ａ Ｏ溶 Ｓ
是变黑 冒泡 。
３ 以 水玻 璃 为 主 要 成 分 的 无机 膨 胀 型 防火 涂
料 的介绍［ ４ １
热 能在 木材表 面迅 速传 播 。可 蔓延 到 其他 可燃 、易
燃物。
近十 几年来 ，水玻 璃 在 我 国防火 涂料 的制 造 中 得到 了广 泛应 用 。如果 单 纯 只用水 玻 璃作 为防火 涂
该 过程 为吸热 阶段 。
（）预炭 化 阶段 ，温度 在 １０ ２ ５ ，木 材 的热 ２ ５～７℃
Ｎ ２ ｎ ｉ２ ２ ＋ ）２ Ｎ ＯＨ＋ｎ ｉ Ｈ４ ａ０・ＳＯ ＋（ｎ １Ｈ０ ０ ２ ａ Ｓ（ ） Ｏ
Ｎ ２ ｎ ｉ２ ２ ＋ ） ２ ＋Ｃ ２寻 ２ ａ Ｏ ＋ ａ０・ＳＯ ＋（ｎ １Ｈ Ｏ Ｏ Ｎ２ ３ Ｃ ｎ ｉ Ｈ Ｓ（ ） Ｏ ，以上 产 物 又 能 自聚 成 多聚 硅 酸 。 进一 步 再 脱 水缩 合 成 “ Ｓ一 ０ ｉ ” 一 ｉ 一Ｓ一 ：
分 解缓 慢 ， 细胞 壁 分开始 变 化（ 尤其 是 半纤 维 素） 析 ， 出Ｃ Ｏ、Ｃ Ｏ 和少量 有机 挥发 物 ，仍 为 吸热 阶段 。 （）炭 化 阶段 （ 焰 燃 烧 阶段 、 分 解 阶段 ）温 ３ 有 热 ， 度 在２ ５ ４ ０℃ ，木 材 剧 烈 热 分解 ，放 出大 量 Ｃ ７—５ Ｏ、 Ｃ 可燃 性气 体 ，生 成 木 炭 和液 体 产 物 。 液体 产 Ｈ等
ｎ ｉ Ｈ 【ｉ Ｈ ４ Ｓ（ ）一 Ｓ（ ） Ｏ Ｏ ］ 从 而形 成 了无 机膜 。生 成 的无机 膜在 木材表 面
形 成 熔 融 的 玻 璃 状 隔 层 。 所 以 ， 将 浸 透 饱 和
源自文库
物 包含 醋 酸 、 甲醇 和木 焦 油等 ，可加 剧 燃 烧 放 热 。
木 材 燃 烧失 重 的８ Ｏ％在 此 阶 段 完 成 ，是 木 材 燃 烧 时最危 险 的阶段 。因为 放 出 了大量 热 ，并且 火 焰及
产生 ， 同时成本 较 高 ；非膨 胀 型 防 火涂 料 的 阻燃 效 果不如 膨胀 型。 因此 ，这 里主要 介 绍无机 膨胀 型防 火涂料 。 元 机 膨 胀 型 防 火 涂 料 主要 由基 料 （ 称 成 膜 或 剂） 、发 泡剂 、成 炭剂 、脱 水 成 炭催 化 剂 、防火 填 料 、颜 料及辅 助剂等 组成 。 １ 基 料 ，是涂 料 的基 本 （） 成分 ，难燃 、同时 又能 与防火填 料相 匹配 ，考 虑价 格和来 源 ，大 部分 情况 下 选 用水 玻 璃 。 （ ）发 泡 ２ 剂 ，受 热或遇 火时放 出不 可燃气 体 ，使涂 层膨胀 为 松软 的海绵状 ．具有 隔热 功能 的结构 ，形 成 比原来 涂层 厚几 十倍 甚 至几 百倍 不 易燃 的海 绵状 隔热层 。
料 ，普 遍 存在 涂膜 耐水 性 差 、防火效 果不 理想 、易
（） 烧 阶段 （ 燃 阶 段 ） 度 在 ４ ０ １０ ４煅 阴 ，温 ５ — ５ ０℃ ，
此 时木 材 的热 分解 已经 结束 ，木炭 开 始煅 烧 ，也是
７ ２
化 学 教 学
２１ ０ ０年 。 １ 第 ２期
受潮泛 碱 、性 脆 、涂 层易 裂等 缺 陷 ，使用 范 围受到 较大 限制 。因此 ，各 种 以水玻 璃为 主要成 分 的无机 防火涂 料应运 而生 。防火 涂料 按其 组成 可分 为元机
热功 能的炭化 层骨架 ，一 般为含 有 高碳多 价醇 的有
对 几个 化 学疑 难热 点 问题 的实证 研 究 和理 论分 析
刘 怀 乐
（ 庆 巴 蜀 中 学 ，重庆 重 文章 编 号 ： １０ －６ ２ （０ ０１ －０ ７ －０ ０ ５ ６９２ １）２ ０ ２ ３
４０ １） ００ ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
其本 身 必须 难燃 ，同时受 热 分解 能 吸收 大量 的热 ． 又 能产生 大量 的不燃 气体 覆盖 在基 质周 围 ．形 成惰
膨胀 型。有机 防火 涂料 中含 有Ｃ 、 Ｎ、 等 元素 ， ｌＨ、 Ｃ 在
受热后 会有一 些有毒 气体 （ Ｃ ＨＣ 、 Ｉ Ｎ Ｎ 如 ０、 １Ｃ Ｏ 、 Ｏ） 、
先是 生成一 种特 殊 的沉淀（ 复盐１ ：
３ ｕ Ｏ４ ３ Ｓ ＋ Ｈ２ Ｃ Ｓ ・ ２０ ・ Ｈ２ Ｃ Ｓ ＋ Ｈ２０３ ３ Ｏ＝ ｕ Ｏ３ＣｕＳ ３２ Ｏ＋ ４ Ｓ Ｈ２Ｏ４
进行实 证探索 和理性 分析 ，以期 有一 个符 合实 际的
认识 。 １ Ｃｕ Ｏ 与Ｓ 能反 应 吗？ Ｓ ４ Ｏ２
状 隔 层， 阻 止木 材 受 热 分 解 出来 的 可燃 性气 体 外 逸 和 阻止 大 气 中的 氧 气 进 入 木 材 ，并 且 有 良好 的 隔 热作 用 。 可 关键 词 ：水 玻 璃 ；木 材 阻 燃 ；阻 燃 剂 文 章 编号 ：１ ０ －６ ２ （ １）２ ０ ７ － ０ ０ ５ ６ ９２ Ｏ１ － ０ １ ２ ０ 中 图 分 类 号 ：Ｇ ３ ． ６ ３８ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
２ 如何 理性 认识 “ 铜成 银 ” 点
很好 地润 湿许 多 的物 体 。水 玻璃 作 为防 火涂料 的成 膜机 理 ，一般 认 为 硅 酸 钠在 水 溶 液 中水解 成 硅 酸 ， 或 与Ｃ ２ Ｏ 接触 反应 生 成硅 酸［： ３ １
极 其 缓 慢 ，分 解 产 生 的 气 体 主 要 是 Ｃ ： Ｈ ０等 ， Ｏ和
Ｃ Ｓ ＋ Ｏ 十 Ｈ２ Ｃ ＋ Ｈ２ Ｏ４ ｕ Ｏ４ Ｓ ２ ２ Ｏ＝ ｕ ２ Ｓ
人一 时 间争执 得 面红 耳赤 。 究竟 是 虫 子或 是 豆子 ， 其实用 不着争 执 ，只要蹲 下身 子仔 细地看 一下 或是 用 手 去触 摸 一 下 ，是 虫 子 或 是 豆 子 的 答 案 就 出 来
焰 ，表 面红 热 。很 显然 ，木材 燃烧 属 于分 解燃 烧 和
表面燃 烧 。
众所 周 知 ， 玻 璃 是 多 种 聚硅 酸 盐组 成 的 复合 水
溶 液， 但是 各 种 聚硅 酸 的 聚合 度 和 分子 结构 均不 同， 原 因是水 玻璃 的组成 不 仅 随模 数 、浓度 和 电解 质含
［韩伟平 ， 振刚 ， ３ ］ 郭 贾伟． 玻 璃 粘 合 剂 的 改 性 与 应 用 研 究 Ｉ ． 水 Ｉ消
防科 学与技 术 ， ０ １（ ： ７ ４ ． ２ ０ ５ ４ ￣ ８ ）
『 陈伟 ， 寰 ， 玲 ． 机 膨 胀 型 防 火 涂 料 的 研 制 叫 ． 阳 师 范学 ４ 】 袁 马 无 信 院学报（ 自然科 学 版） ０ ３（）： １－ １ ． ， ０， ２ ８ ２３２４
２１ ０ ０年 ． １ 第 ２期
问 题 解答 与讨 论
７ １
木 材 阻燃 剂— — 水玻 璃
刘 昌 华
（ 樊 东风 中 学 ，湖 北 襄 樊 襄
４１０ ） ４０ ４
摘 要 ： 玻 璃 能 使 木 材 阻燃 的 原 理 是 ，硅 酸 钠 水 解 能 形 成 多 聚 硅 酸 ，生 成 的无 机 膜 在 木 材 表 面 形 成 熔 融 的玻 璃 水
可 燃 性 气 体 外 逸 和 氧气 进 入 木 材 ．并 且 隔 断 了热
量 ，可 同 时阻止 无焰 燃 烧 和有 焰燃 烧 。常有 的防火 涂 料 ，包 括 元 机 涂 料 （ 酸 钠 ） 有 机 涂 料 （ 沸 涂 硅 和 泡
料１ 有此 作用 。 都
木 材 和木质 人造 板是 由Ｃ、Ｈ、０ 等元 素组 成 的 生物 有机化 合物 ．属 于 固体 可燃性 物 质 ，在燃 烧初 期 有火 焰 产 生 ，后 期 主 要 是 木 炭 在煅 烧 ，没 有 火
了 。本 文用这种 思维方 式 和蹲下 身子 去践行 的探 究 方法 ，对 中学 化学教 学 中几 个 疑难热 点 问题 ，逐 个 ’
又有 文献［ ２ １ 说上 述反 应并 不这 么简 单： 报道 １ ０％
的 Ｃ Ｓ 溶 液和Ｓ ： ６ ｕＯ水 Ｏ 在 ０℃一 ０℃的条 件 下反 应 ， ８
量 而 改变 ， 且 也 随 存 放 时 间而 不 断变 化 。水 玻 璃 而 具 有较 强 的胶 结性 能 ， 面 张 力较 小 ， 表 粘附 力强 ， 能够
木 材燃烧 主 要可 以分 为 四个 阶段 『 ２ １ ： （） 燥 阶段 ， 度 在 １０℃ 以下 ，木 材 热分 解 １干 温 ５
中 图分 类 号 ：Ｇ ３ ． ６ ３８
有文献【 １ 报道 ： 迅先 生 翻译 日本 的一 本杂 文 ， 鲁
里 面有 一个小 故事 ，说 有 两个人 看 到地下 有一个 黑 的东西 。一个 人说是 虫子 。另一 个人 说是 豆子 。两
在 热 的Ｃ Ｓ ｕ Ｏ 溶液 中通 入Ｓ 就会 发现 ， Ｏ， 蓝色 Ｃ Ｓ ｕＯ 溶 液迅 速 变 浅 ， 有 紫 红 色 沉 淀（ ｕ生成 。相 应 的 并 Ｃ） 化学 表达式 可简 约写 成 ：
聚磷 酸 铵是 常用 的发 泡剂 。 （ ） 炭剂 ，这 类物 质 ３成 在受热 或遇火 后可形 成不 易燃 的多孔 结构 的具有 隔
性保 护屏 障 。可 选用 氢 氧化铝 、滑 石粉 、硼砂 、碳 酸钙 作 防火 填料 。（ ） 机颜 料 ， ６无 防止龟 裂和调 节涂 料 的色泽 。 ７ 助 剂 ，为保 证 防火涂 料 的性能 ，在配 （） 方 中还必须 加入 各种 助剂 来改 善 和提高 防火涂料 的
要从 以下几个 方 面来 分析 ： １ 木材燃 烧 的几个 阶段
放 热反应 。
２ 水玻 璃 的 组成 及 阻燃 原理
阻燃 的障碍 理 论认 为 ：
阻 燃 剂受 热 后 能 在 木 材 表 面形 成 熔 融 的液 层 、 玻 璃状 隔层 或泡 沫层 ．可 阻止 木材 受热 分解 出来 的