林业科学

作者：张丽芳,梁善庆*,姜鹏,张龙飞

单位：中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091

关键词：镁铝层状双氢氧化物,三聚氰胺磷酸盐,中密度纤维板,阻燃,协效作用

基金：国家木竹产业技术创新战略联盟科研计划课题(TIAWBI2021-04);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFINT2015C09)

目的: 探究镁铝层状双氢氧化物(MgAl-LDHs)与三聚氰胺磷酸盐(MP)复配阻燃剂的协同阻燃机理，为MgAl-LDHs与磷氮阻燃剂复配阻燃剂应用于阻燃纤维板制备提供理论基础。方法: 采用氧指数仪和锥形量热仪测试阻燃中密度纤维板的阻燃性能，通过氧指数、热释放速率、总热释放量、烟释放速率、烟释放总量变化和协效比计算，分析复配阻燃剂的释热性能及其在生烟特性方面的协效作用，运用热重分析、傅里叶红外光谱分析以及热重-傅里叶红外光谱联用分析技术探讨MgAl-LDHs与MP之间的凝聚相和气相阻燃机理。结果: 复配阻燃剂制备出中密度纤维板的氧指数为31.9%，复配阻燃剂在氧指数协效比计算中未表现出协效作用，而锥形量热仪协效比计算表现出协效作用，热解分析表明复配阻燃剂对木粉的阻燃效果优于MgAl-LDHs和MP单独阻燃作用。燃烧过程中MP催化MgAl-LDHs快速分解，释放大量水蒸气和CO2，吸收纤维板热量，降低表面温度，使燃烧难以维持，同时水蒸气和CO2稀释可燃气体和氧气浓度，降低燃烧速率。复配阻燃剂的阻燃机理主要为气相阻燃，凝聚相阻燃作用不明显，气相阻燃是“冷却效应”和“稀释效应”共同作用的结果，320 ℃前主要为气相阻燃，380 ℃后复配阻燃剂进入凝聚相阻燃。结论: MgAl-LDHs与MP复配阻燃剂的协同阻燃作用机理表现在3方面：1) 温度范围增大，MgAl-LDHs低温分解，与MP复配后复配阻燃剂初始分解温度为198 ℃；2) MgAl-LDHs分解释放水蒸气和CO2，MP分解释放氨气冲淡燃烧表面可燃气体，协同发挥“稀释效应”作用；3) MP催化成炭和MgAl-LDHs高温熔融的覆盖协同作用。

来源：2022年第5期

《林业科学》期刊编辑部

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