難燃木材

難燃木材指的是添加了阻燃劑的木材，用物理或化學方法提高木材抗燃能力的方法。該木材的特點是難以燃燒，目的是阻緩木材燃燒，以預防火災的發生，或爭得時間，快速消滅已發生的火災。

基本介紹

• 中文名：難燃木材
• 簡介：添加了阻燃劑的木材
• 特點：難以燃燒
• 目的：阻緩木材燃燒，以預防火災的發生

發展

木材的碳氫化合物含量高，是易燃材料。迄今尚無使木材在靠近火源時不燃燒的方法。木材難燃的要求是降低木材燃燒速率。減少或阻滯火焰傳播速度和加速燃燒表面的炭化過程。這對建築、造船、車輛製造等工業部門至為重要。

公元前4世紀，古羅馬人已知用醋液,以後又用明礬溶液浸泡木材，以增強其抗燃性。在古希臘、埃及和中國，也有用海水、明礬和鹽水浸漬，以提高木材阻燃性能的。但直到15～16世紀，阻燃處理的方法都比較簡單。到17～18世紀才開始有獲得專利的阻燃劑和處理方法。但木材阻燃作為工業技術則遲至19世紀末20世紀初才首先在歐美一些工業先進的國家得到發展，並形成了阻燃處理工業。20世紀40年代，戰爭的需要加速了這一工業的發展；50～60年代的阻燃劑仍以無機鹽類為主，但採用了更多的、新的複合型阻燃劑，增強了阻燃效果。60年代以後有機型阻燃劑、特別是樹脂型阻燃劑得到發展，為克服無機鹽類易流失、易吸濕等缺點提供了可能。

木材燃燒和阻燃機理 當木材遇100℃高溫時,木材中的水分開始蒸發；溫度達180℃時,可燃氣體如一氧化碳、甲烷、甲醇以及高燃點的焦油成分等開始分解產生； 250℃以上時木材熱解急劇進行，可燃氣體大量放出,就能在空氣中氧的作用下著火燃燒；400～500℃時，木材成分完全分解，燃燒更為熾烈。燃燒產生的溫度最高可達900～1100℃。

木材燃燒時,表層逐漸炭化形成導熱性比木材低(約為木材導熱係數的1/3～1/2)的炭化層。 當炭化層達到足夠的厚度並保持完整時，即成為絕熱層，能有效地限制熱量向內部傳遞的速度，使木材具有良好的耐燃燒性。利用木材這一特性，再採取適當的物理或化學措施，使之與燃燒源或氧氣隔絕，就完全可能使木材不燃、難燃或阻滯火焰的傳播，從而取得阻燃效果。

阻燃方法

包括化學方法和物理方法。

化學方法

主要是用化學藥劑，即阻燃劑處理木材。阻燃劑的作用機理是在木材表面形成保護層，隔絕或稀釋氧氣供給；或遇高溫分解，放出大量不燃性氣體或水蒸氣，沖淡木材熱解時釋放出的可燃性氣體；或阻延木材溫度升高，使其難以達到熱解所需的溫度；或提高木炭的形成能力，降低傳熱速度；或切斷燃燒鏈，使火迅速熄滅。良好的阻燃劑安全、有效、持久而又經濟。

根據阻燃處理的方法，阻燃劑可分為兩類：①阻燃浸注劑。用滿細胞法注入木材。又可分為無機鹽類和有機兩大類。無機鹽類阻燃劑(包括單劑和復劑)主要有磷酸氫二銨[(NH)HPO)]、磷酸二氫銨(NHHPO)、氯化銨(NHCl)、硫酸銨[(NH)SO]、磷酸(HPO)、氯化鋅 (ZnCl)、硼砂(NaBaO·10HO)、硼酸(HBO)、硼酸銨[(NH)BO·4HO]以及液體聚磷酸銨等。有機阻燃劑(包括聚合物和樹脂型)主要有用甲醛、三聚氰胺、雙氰胺、磷酸等成分製得的MDP阻燃劑,用尿素、雙氰胺、甲醛、磷酸等成分製得的UDFP胺基樹脂型阻燃劑等。此外，有機鹵化烴一類自熄性阻燃劑也在發展中。②阻燃塗料。噴塗在木材表面。也分為無機和有機兩類：無機阻燃塗料主要有矽酸鹽類和非矽酸鹽類。有機阻燃塗料主要可分為膨脹型和非膨脹型。前者如四氯苯酐醇酸樹脂防火漆及丙烯酸乳膠防火塗料等；後者如過氯乙烯及氯苯酐醇酸樹脂等。

物理方法

從木材結構上採取措施的一種方法。主要是改進結構設計，或增大構件斷面尺寸以提高其耐燃性；或加強隔熱措施，使木材不直接暴露於高溫或火焰下：如用不燃性材料包復、圍護構件,設定防火牆,或在木框結構中加設擋火隔板，利用交叉結構堵截熱空氣循環和防止火焰通過，以阻止或延緩木材溫度的升高等。 　工業已開發國家的木材防火或阻燃處理以化學方法占主要地位；而中國以往則多以結構措施為主，化學方法也有一定的發展。隨著高層建築、地下建築的增多，航空及遠洋運輸事業的發展，以及古代建築和文物古蹟的維修保護等的日益受到重視，木材防火和阻燃處理的套用和改進將成為迫切需要。

由北京盛大華源科技有限公司生產的阻燃劑ZRM是一種受專利保護的阻燃劑。主要用途之一是生產符合GB8624-2006《建築材料及製品燃燒性能分級》標準規定的等級B和C的阻燃木材。

產品不含其它任何有毒或有害物質。

ZRM阻燃劑是根據含磷－氮－碳－硼－鋁－鈦－鈉的協同作用開發而成的，並對其功能基團進行封閉處理。ZRM阻燃劑不僅具有卓越的阻燃性能，而且可以提高製品的力學性能，降低產品的甲醛釋放量、避免游離甲醛對環境的污染。

特徵

與現有技術相比的特點

1. 對產品的膠合強度沒有影響。

2. 吸濕性能低，高溫高濕環境產品平衡含水率與普通板一致。

3. 對飾面和油漆等二次加工性能沒有影響。

阻燃機理

ZRF阻燃劑是根據含磷－氮－碳－硼－鋁－鈦－鈉的協同作用開發而成的。

遇火時，該複合物將產生一系列化學反應：

① 將熱源對板材的熱輻射反射回去，降低板材的溫度。

② 阻燃劑分解吸收大量熱量，從而降低表面溫度。

③ 熱分解產生的水蒸氣和其它惰性氣體降低了製品周圍的氧氣濃度，中斷了燃燒連鎖反應。

④ 發泡和熔融產生的玻璃態覆蓋層，大幅度降低了氧氣和熱量向纖維板內部的傳遞。

⑤ 迅速與木材熱解釋放出的高能物質H+結合,避免其與氧氣產生燃燒反應。

⑥ 磷－氮－硼－鋁催化劑，使纖維素和半纖維素脫水炭化，變為非活性炭結構C=C，使木材的燃燒熱能降低70%以上。

⑦ 非活性炭結構C=C覆蓋在表層，加速內部非活性炭層的形成。

對環境安全

對建築材料的環保性和毒理學性關注正在日益增加。

含鹵系阻燃劑對環境具有極為嚴重的破壞作用，僅用於合成物及聚合物中。

不含有任何對環境有害的成分。

利用阻燃劑ZRM生產阻燃木材的工藝

阻燃劑ZRM是白色塊狀化合物：pH (10克/100毫升H2O): 5.5～7.0

水溶性： 30克/100毫升H2O（25℃）

單位密度： 600～700公斤/立方米

含水量： 小於8%

阻燃木材生產工藝--常壓浸漬法

1. 在容器中放入750公斤水，加入250公斤阻燃劑ZRM，攪拌，使阻燃劑溶解變為透明溶液；

2. 將木材放入阻燃浸漬處理槽中，固定；

3. 在阻燃浸漬處理槽中加入阻燃劑，阻燃劑液面高出木材上表面10厘米以上；

4. 在加熱管中通入加熱介質，使阻燃劑溶液的溫度維持在55～60℃；

5. 根據木材的種類和厚度，浸漬時間為1～120小時；

7. 取出木材；

8. 乾燥至合適的含水率。

阻燃木材生產工藝—真空高壓浸漬法

1. . 將木材裝入高壓浸漬罐中，蓋好蓋；

3. 抽真空至600～650毫米汞柱，保持30～60分鐘；

4. 打開連線阻燃劑儲存罐的閥門，依靠真空將阻燃劑導入高壓浸漬罐中，阻燃劑充滿浸漬罐時解除真空，關閉真空閥門；

5. 緩慢加壓到0.8～1.2MPa，並保持1～4小時。保持時間根據木材樹種和厚度確定；

6. 阻燃劑吸收量：乾阻燃劑/乾木材=11～13%。事先取3～5塊同規格的木材，標號、稱重（G0），將試樣分散裝入浸漬槽；浸漬一段時間後，取出試樣，稱重（G1）；阻燃劑吸收量=25*（G1-G0）/G0。如果阻燃劑吸收量不足，延長浸漬時間。

7. 解除壓力，排出藥劑，關閉加壓閥和連線阻燃劑儲存罐的閥門；

8. 抽真空至600～650毫米汞柱，保持10～15分鐘；

9. 解除真空，取出木材； 　乾燥至合適的含水率。

檢測結果

	項目	規定	結果
阻燃性能	FIGRA	≤250W/S	98
LFS	< 試件邊緣	未達到
THR600	≤15MJ	8.7
SMOGRA	≤180m2/s2	56
TSP600	≤200m2	27
燃燒滴落物/顆粒	小於10秒	無