摘要：木材是一种广泛使用的建筑材料，其易燃特性带来安全隐患。简要介绍了木材阻燃处理工艺及阻燃涂料的应用及研究情况，并对表面处理中的阻燃涂料最新研究展开分析。阻燃涂料研究趋于更加环保、高效，在保障阻燃性能的基础上，对于涂料功能性、燃烧时有害气体的排放有更高要求。

　　关键词：阻燃；表面处理；浸渍处理；涂料

　　0引言

　　木材广泛应用于建筑及装饰领域，对社会的发展进步发挥了重要作用。随着现代材料与建筑科技的发展，绿色、安全、高效和低成本成为木材行业的发展方向[1]。但是，木材主要元素为碳、氢和氧，主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，一旦开始燃烧，会迅速蔓延，引起火灾事故，如韩国崇礼门火灾、法国巴黎圣母院火灾等，造成重大损失。在原材料加工和生产过程中，采用物理或化学方式对木材进行改性，将易燃材料变成难燃或不燃物，是有效降低火灾隐患、提升安全性能的重要途径。一剂多效、协同阻燃是当前木材研究的主要方向，本文将结合文献分析木材阻燃处理工艺及阻燃涂料研究进展。

　　1木材阻燃工艺

　　随着阻燃技术不断发展，目前常用的木材阻燃方法主要分为浸渍处理及表面处理。浸渍处理是利用木材的多孔结构将阻燃剂采用浸渍工艺注入到木材内部，以达到阻燃效果，主要包括常压浸渍和加压浸渍法。表面处理是指在木材表面直接涂覆、喷淋或沉积具有阻燃作用的高分子或单体物质，交联固化后，在木材表面形成保护层隔离热源，常用的表面处理方法主要有表面涂层法、沉积法及刻蚀法等。

　　1.1浸渍处理

　　浸渍处理是将阻燃剂以常压或加压方式注入木材内部，之后进行干燥或固化，通过阻燃剂与木材细胞壁的相互作用填充木材细胞，增强木材的阻燃性、力学性能和防腐性能。常用的浸渍阻燃剂为含磷、氮、硫、硼和金属等元素的无机或有机材料，如硅酸钠、磷酸铵、硼酸和改性树脂等。浸渍处理是成熟的木材阻燃处理方式，对木材的厚度和渗透能力要求较高，生产过程中会改变木材的物理性能，而且存在设备成本高，工艺复杂等问题。

　　贺磊[2]等研究表明，真空浸渍在生产效率及阻燃效果上优于常压浸渍。张兴[3]等采用复配改性液（水性丙烯酸树脂/四水八硼酸钠/植酸铵）对杨木板材进行加压浸渍处理，结合单侧表层压缩技术，制备了N/P/B为阻燃元素的高强度阻燃木材。杨木板的弹性模量和静曲强度分别提高了22.9％和20.9％，极限氧指数从22.0％提高到39.5％，达到了UL94 V-0级阻燃测试标准，最大热释放速率、最大烟产生速率和总烟释放量分别降低了45％、79％和77％。王飞[4]等将巴沙木木材进行脱木质素处理后，以硅酸钠溶液进行常压高温浸渍处理，脱木质素处理促进了浸渍液在木材内部有效渗透，改性后的木材密度提升了1.5倍以上，氧指数从48.4％提高至57.0％，热释放速率峰值、总热释放量和总烟释放量分别降低96.4％、84.0％和70.6％，残炭量增加62％，大大提升了木材的阻燃效果。

　　1.2表面处理

　　表面处理以物理或化学方式在木材表面形成阻燃涂层，燃烧过程中形成保护层隔离热源，具有成本低、效率高、美观和不影响基体性质等优点，常用的表面处理方法有铁面处理、沉积法和涂层法等。上古时代，就有在木材表面涂抹泥土防火的记录。18世纪，出现了以磷酸铵盐为主的阻燃剂。20世纪初，制备得到了阻燃氯化橡胶[5]，随后形成非膨胀性及膨胀性阻燃涂料，表面处理工艺不断发展。表面处理可以采用有机阻燃剂、无机阻燃剂。但无机阻燃剂存在析出问题，有机阻燃剂在燃烧过程中可能释放有害气体。

　　顾水祥[6]等以MUF树脂和阻燃剂调配生态板专用阻燃胶黏剂，以三聚氰胺浸渍胶膜纸做贴面，开发的阻燃生态板阻燃性能达到GB/T 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》B1-C等级，可广泛应用于家居环境中。巩亚文[7]等以硅酸钠溶液与复配发泡剂合成二氧化硅凝胶泡沫涂在木材表面，成胶时间为30～160 s，凝胶泡沫可有效隔绝木材与氧气的接触，抑制木材燃烧，燃烧后，失重率从64％降至18％。Guo等以异丙醇铝、氯化镁通过共沉淀法在木材表面制备了镁铝层状氢氧化物涂层，该涂层分布均匀，且增强了木材的机械强度，木材氧指数从18.9％提升至39.1%,烟气释放量减少58％，峰值放热率降低49％。通过氟硅烷表面改性，能够改善涂层的亲水性。Merighi等以极少的添加量改善木材的阻燃性，以间苯异丙胺通过静电纺丝技术制备纳米纤维膜，采用乙烯基胶或聚氨酯将薄膜黏附于木板表面，涂层质量为24～27 g/m2，涂层厚度仅为50μm，与未处理木材相比，木材点火时间增加了1倍。

　　2涂料阻燃剂

　　使用阻燃涂料是目前建筑消防安全保护措施中最经济、最理想的办法，通过在材料表面涂刷阻燃涂料，可以大幅提高材料的阻燃性能，而且不会改变基体的理化性能。木材表面存在大量的羟基和苯环结构，涂料以氢键和π-π堆积的形式与木材表面结合。目前，已形成包含卤素、磷、氮、硫、硼和金属化合物或混合物为主的一系列阻燃剂。利用协效阻燃作用，不仅可以减少阻燃剂的添加量，降低成本，而且可以减少多次处理工艺对木材自身结构和性能的不利影响。

　　2.1添加型阻燃剂

　　添加型阻燃剂具有成本低、工艺简单等特点，在含卤阻燃剂使用受限制后，无卤阻燃剂（如含P、N、Si、Al和氧化石墨烯等的阻燃剂）成为研究热点。余正发[8]等合成了一种分子结构中含有硅硼磷的阻燃剂（SiBP），以硅丙乳液为基体，加入多聚磷酸铵（APP）为协效阻燃剂，SiBP为主阻燃剂，双季戊四醇、三聚氰胺和无机填料硅微粉复配制备防火涂料。木板极限氧指数提高到29.2％，达到了UL94 V-0级标准，残炭率为38.5％。谢金[9]等以硅烷偶联剂KH550对纳米ZnO进行改性处理，纳米ZnO能够促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中的交联和炭化反应，提升材料的抑烟性能，提高涂层的热稳定性和成炭率。于云鹏[10]等以三聚氰胺甲醛树脂为成膜树脂、以磷酸-季戊四醇为膨胀阻燃体系、以氧化石墨烯为阻燃协效助剂，制备透明阻燃涂料，并涂覆于木塑复合材料，氧化石墨烯的层状结构提升了燃烧后炭层的质量，涂层的总热释放量和总烟释放量分别下降了35.6％和43.5％。

　　2.2反应型阻燃剂

　　反应型阻燃剂在反应体系中引入阻燃结构，不存在析出等不利因素，对涂料的力学性能影响较小。彭晶颖[11]等合成了含有端仲胺基的香草醛阻燃固化剂，该固化剂含有大量的P、N元素，将制备的阻燃生物基环氧木材涂料涂覆在杨木板上，热释放速率降低了51.0％，总热释放显著降低了52.3％，可以有效降低燃烧过程中的热释放和烟释放。徐翰林[12]等在温和条件下合成了本征阻燃的丙烯酸酯类阻燃涂料并应用于杨木单板，当涂层厚度为0.2 mm时，木板可通过UL94 V-0级，极限氧指数（LOI）提高到39.3％，热释放速率、烟气排放量等显著下降。姜清淮[13]等通过在涂层体系中用无卤阻燃高残炭环氧树脂替代普通环氧树脂，验证了无卤阻燃高残炭环氧树脂可明显改善环氧膨胀型防火涂料的烟密度、炭层结构，显著提高发泡炭层的柔韧性及致密性。

　　3结语

　　在木材阻燃及功能改性领域，开发一剂多效的多功能复合型阻燃剂已经成为一个很重要的研究方向。随着人们对环境保护和社会安全意识的逐渐重视，开发无卤、低毒及低烟等绿色阻燃涂料已成为木材阻燃领域的发展趋势。

　　参考文献

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　　[2]贺磊，刘斌，黄慧，等.真空浸渍对蜂窝结构集成材用桉木芯材阻燃性能影响研究[J].林产工业，2022，59（11）：11-14.

　　[3]张兴，樊奇，陈川富，等.N/P/B掺杂水性丙烯酸树脂浸渍单侧表层压缩杨木的力学和阻燃性能[J].林业工程学报，2023（6）：50-57.

　　[4]王飞，吴晓梅，李含音.脱木质素和硅酸钠浸渍的协同处理对巴沙木木材阻燃性能的影响[J].东北林业大学学报，2023，51（12）：120-124.

　　[5]何梦凡，李晓玉，连海兰，等.木材阻燃技术的研究进展[J].林业机械与木工设备，2022，50（3）：21-29.

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　　[12]徐翰林，林芷芊，柏志成，等.丙烯酸酯类阻燃涂料的合成及在木材阻燃上的应用[J].林业工程学报，2023（1）：88-95.

　　[13]姜清淮，赵*，王瑞华，等.无卤阻燃高残炭环氧树脂对环氧膨胀型防火涂料的性能影响研究[J].化工新型材料，2023（12）：188-191.