分子筛矿化木的制备及其阻燃性能

木材固有的易燃性限制了其在建筑、装饰等方面的应用,利用无机物对木材进行矿化处理是一种生态友好的阻燃处理方法.在常温下调配LTA分子筛前驱体,通过真空加压浸渍法处理东北青杨(Populus cathayana),干燥后制得分子筛矿化木.利用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等手段表征了矿化木的形貌和化学结构,并利用极限氧指数仪、热重分析仪和锥形量热仪考察了矿化木的热稳定性和阻燃抑烟性能.结果表明:LTA分子筛呈三维花状沉积在木材细胞腔中;矿化木的极限氧指数(LOI)从未处理材的26.1％提高到52.9％,阻燃性能得到极大提升;矿化木的热解速率较未处理材明显降低,残炭量大幅增加至33.46％,热稳定性提高;矿化木具有优异的阻燃性能,且抑烟效果较好,矿化木的第1热释放峰值(HRRpk1)和第2热释放峰值(HRRpk2)较未处理材分别降低了 52.31％和59.87％,总热释放量(THR)降低了 32.20％;平均有效燃烧热(av-EHC)降低,质量损失(MLR)减缓,可燃性挥发物的释放量减少;总烟释放量(TSP)和一氧化碳产量(COP)比未处理材分别降低了 45.35％和53.85％.矿化木的阻燃机理是木材内的分子筛可起到阻隔作用,减少热量和氧气进入木材,延长矿化木的点燃时间;同时分子筛含有Lewis酸性可催化木材中的纤维素在较低温度下脱水碳化,减少可燃性气体的释放,促进生成更多、更稳定的炭层;连续稳定的炭层能减少热量和氧气传递,从而降低燃烧过程中的质量损失,减少热量和烟气释放.