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摘 要：从重组木阻燃机理、阻燃剂种类、阻燃处理方法、阻燃重组木性能检测等多个方面论述阻燃重组木的研究现状.分析研究国内外学者的研究成果,提出阻燃剂需向多功能化、清洁环保、重抑烟性能3个方向发展及处理阻燃重组木新方法的探索.最后讨论了目前阻燃重组木开发中存在的问题以及发展对策.
关键词：重组木；阻燃剂；阻燃机理
中图分类号：S 756；TS 653.2 文献标识码：A 文章编号：1001-005X（2016）03-0048-05
0 引 言
重组木（Scrimber）是保持木材纤维方向和基本特性基础上,将其碾压成“木束”重新改性,施胶、热压制成的一种高强度、大规格、具有天然木材纹理结构的新型人造板产品,完全可以代替实木硬木,其性能优于实木硬木[1].可用作家具、地板、门窗等装修材料.而重组木是一种新型的人造板,属于易燃物,全世界每年发生火灾次数大约为500万起,有将近10万人葬身在火海之中,而火灾的发生往往和使用未经阻燃处理的易燃物有直接关系[2],重组木作为一种应用越来越广泛的人造板材料,对其阻燃性能的研究受到了有关部门和相关研究人员的重视.
1 重组木阻燃机理
目前还没有专门针对重组木的阻燃机理,但是重组木也是一种木材,其阻燃机理和木材类似[3-6].而阻燃机理和燃烧理论是相对的,一般将木材燃烧理论主要分为3个阶段,分别是吸热阶段、热分解阶段和燃烧阶段.针对这3个阶段的燃烧理论,可将阻燃机理分为以下几种.如图1所示.
（1）覆盖作用
利用阻燃剂熔融后覆盖于木材的表面,隔断了木材和外部的热量交换,降低了木材的热分解速度并且隔绝氧气,破坏燃烧条件.
（2）热作用
①隔热作用：利用阻燃剂燃烧时产生的不可燃物质,例如发泡物、玻璃熔融物等减缓热量的传递.
②吸热作用：高温下的阻燃剂会产生气体,这些气体具有吸热作用,可以降低木材的温度.使木材达不到燃点,实现阻燃.
③热传导作用：加快木材燃烧时热量的传导,导致木材本身难以积聚热量从而木材温度降低,实现阻燃.
（3）气体稀释作用
阻燃剂高温下会产生很多不可燃气体,和木材燃烧时分解的可燃气体混合,起到一个稀释的作用,从而降低了可燃气体的浓度,当浓度稀释到一定值时,将不满足木材燃烧条件,实现阻燃.
（4）阻止连锁反应作用
燃烧的过程主要是游离基的反应[7].而含卤素的阻燃剂在燃烧过程中可以捕获到引起链式反应的OH,从而达到阻燃的效果.
（5）脱水碳化作用
阻燃剂在受热情况下,生成酸或碱,促使纤维素脱水碳化,使得燃烧后残渣增加可燃性气体减少,抑制燃烧.
（6）和氢结合作用
阻燃剂中的一些化学键例如磷酸、硫酸盐中的-OH、-NH2等可和木材中的纤维素和木素中的氢发生反应,产生不可燃物,缓解木材进一步燃烧.
（7）防止表面灼热燃烧机理
防止表面灼热燃烧可分为物理作用和化学作用.前者是利用阻燃剂形成保护层切断炭表面和氧气的接触,从而抑制无焰燃烧；后者主要将生成的CO2进行转化,因为木材燃烧过程中,发生的是氧化反应,氧化反应主要生成CO2和CO,燃烧生成CO2的热量较大,所以要在燃烧过程中减少CO2的生成量,从而减少燃烧的发热量.而阻燃剂中含有磷的化合物,在氧化反应时,经过磷处理过后的炭生成的CO2 /CO数值比没有处理的炭低9倍多.所以经过磷处理后CO2释放量显著减少,发热量也显著减小.
2 阻燃剂的开发和研究现状
不仅仅是重组木,所有阻燃产品的研究和开发都离不开阻燃剂的研究和开发.目前阻燃剂种类繁多,在选择阻燃剂时,应从是否能有效减缓燃烧速度、燃烧有无毒性、抗流失性等多个方面综合考虑[8].到目前为止,还未出现一种阻燃剂能够达到以上所有要求.
2.1 阻燃剂的分类
阻燃剂如按使用方法可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂；按化学成分可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂；按元素种类可分为卤系、氮系、硅系磷系等阻燃剂；按阻燃作用可分为膨胀型阻燃剂和成炭阻燃剂等.通常是按使用方法进行分类,即分为添加型和反应型[9].
2.1.1 添加型阻燃剂
添加型阻燃剂在阻燃剂中占主导地位,其作用原理即阻燃剂和木材不发生反应,只是物理的分布在木材中以提高其阻燃性能.添加型阻燃剂中有无机阻燃剂和有机阻燃剂,其中,无机阻燃剂占阻燃剂用量的60%以上,常见的添加型有水合氧化铝、聚磷酸铵和磷酸氢二铵等,它们也都属于无机阻燃剂[10].水合氧化铝即阻燃剂简称ATH,是无机阻燃剂中应用最多的,大约占80%.它不仅具有良好的阻燃性,并且其抑烟性能也很好.在现实的火灾事故中,对人类生命产生威胁的往往是那些燃烧产生的烟气,导致人类窒息死亡,所以在美国等发达国家,抑烟性甚至比阻燃性更为重要[11].
2.1.2 反应型阻燃剂
反应型阻燃剂顾名思义即可和木材中的纤维素或者胶黏剂发生化学反应,将具有阻燃性能的化学键载到木材分子上,使得木材也具有阻燃性能[12].因为其高稳定性,在相同阻燃剂用量条件下,反应型阻燃剂阻燃效果较添加型要显著.
2.2 阻燃剂研究发展
日本、前苏联和英国等一些发达国家在20世纪80年代中期采用上述所说的几种无机阻燃剂对人造板进行阻燃处理,发现这些无机阻燃剂吸潮性大,抗流失性差,不能用于湿度大的环境中[13-15]；各阻燃剂阻燃效果不尽相同,其中磷酸氢二铵的阻燃效果最好.为了解决阻燃剂抗流失性差等缺点,日本在20世纪90年代初期,首次采用无机阻燃剂二次浸渍法,即将人造板分别用两种不同的阻燃剂进行浸渍,产生了阻燃剂的协效作用,提高阻燃性能.随着高分子工业的迅速发展,在20世纪70年代初期,研发了一种氨基树脂型阻燃剂,该阻燃剂抗流失性好,但制作工序较为复杂,并且有甲醛释放.20世纪80年代中期出现了一种集抗流失、低毒等优点于一身的第2代新型阻燃剂[16],将脲醛树脂胶和其他物质共聚制得阻燃胶黏剂；Charles[17]等人在阻燃处理工艺中增设了NaOH溶液浸泡处理,结果表明可大大提升阻燃性能.
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参考文献：
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