盛大華源創(chuàng)新阻燃板榮獲北京市科學(xué)技術(shù)獎

　　2018年2月5日，北京市召開科學(xué)技術(shù)獎勵大會,195項成果榮獲北京市科學(xué)技術(shù)獎。由中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所和北京盛大華源科技有限公司申報的“木質(zhì)復(fù)合材料抑煙低毒表面阻燃技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”榮獲三等獎。

　　“木質(zhì)復(fù)合材料抑煙低毒表面阻燃技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”做出了如下創(chuàng)新：

　　1.創(chuàng)立了木質(zhì)復(fù)合材料表面阻燃技術(shù)及其理論體系

　　傳統(tǒng)木質(zhì)復(fù)合材料阻燃技術(shù)主要采用浸注或混合方法，將阻燃劑引入材料內(nèi)，該技術(shù)的弊端表現(xiàn)在：1）阻燃劑化學(xué)特性對樹脂固化特性、膠合性能的不良影響以及用量大等問題，對木質(zhì)復(fù)合材料的物理力學(xué)性能、加工性能等產(chǎn)生不良影響，且阻燃劑抗流失性影響阻燃效果的耐久性。2）阻燃劑過于分散而降低阻燃效果，而且分布狀態(tài)不可控，致使產(chǎn)品的阻燃性能、物理力學(xué)性能不穩(wěn)定和不可控。3）增加了浸注工藝致使生產(chǎn)周期延長，生產(chǎn)效率降低。4）防火涂料耐老化性差，成本高，表面裝飾性差。

　　針對上述問題，本項目在前期研究以及國際合作項目“生物質(zhì)材料環(huán)境友好型高效阻燃技術(shù)”（2009DFA32180）的支撐下，進行了木質(zhì)復(fù)合材料表面阻燃技術(shù)的研究和開發(fā)。基于膨脹型阻燃體系的阻燃原理及其優(yōu)異的阻燃性能，在木質(zhì)復(fù)合材料表面構(gòu)筑阻燃層，將阻燃劑集中在表面最大限度發(fā)揮其作用。項目從阻燃體系組織架構(gòu)、炭質(zhì)層結(jié)構(gòu)及其品質(zhì)影響因素、樹脂結(jié)構(gòu)及合成工藝，以及阻燃處理工藝路線、裝置、工藝參數(shù)等方面進行了系統(tǒng)研究，創(chuàng)立了木質(zhì)復(fù)合材料表面阻燃技術(shù)及其理論體系。主要創(chuàng)新內(nèi)容如下：

　　1）膨脹型阻燃體系的創(chuàng)新

　　構(gòu)建了集阻燃/膠合功能于一體的膨脹型阻燃體系。主要表現(xiàn)在：發(fā)明了一種氨基樹脂（MUF），并基于MUF構(gòu)建了MUF/聚磷酸銨（APP）阻燃體系。MUF除具備膠合性能外，還具有優(yōu)良的成炭特性，可作為膨脹型阻燃體系的成炭劑及氣源，使MUF/APP阻燃體系集阻燃/膠合功能于一體，實現(xiàn)了對木材、紙等材料的阻燃和膠合，為木質(zhì)復(fù)合材料表面阻燃技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

　　2）木質(zhì)復(fù)合材料阻燃處理技術(shù)的革新

　　基于MUF/APP體系，項目創(chuàng)立了木質(zhì)復(fù)合材料表面阻燃處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的浸注/混合技術(shù)不同，項目技術(shù)的核心思想是將阻燃物質(zhì)集中在木質(zhì)復(fù)合材料表面構(gòu)筑阻燃層，隔絕外界氧氣和熱量向材料內(nèi)部的傳遞，實現(xiàn)阻燃的目的。目前基于涂布法的表面處理技術(shù)已在北京盛大華源科技有限公司和久盛地板有限公司分別建立了阻燃膠合板、阻燃實木復(fù)合地板示范生產(chǎn)線各1條，年生產(chǎn)能力分別為2萬m3和100萬m2，產(chǎn)品阻燃等級分別達到了GB8624的B1（B）、B1（Bfl）級（附件14-18），膠合強度符合GB9846要求（100%合格），甲醛釋放量E0級（國家家具與室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，No.ZX-WJJ11-0568和ZX-WJJ11-0207）。

　　2.揭示了木質(zhì)復(fù)合材料及阻燃木質(zhì)復(fù)合材料煙氣毒性生成機制

　　統(tǒng)計表明，火災(zāi)中70%—75%的死亡是由煙氣毒害所致?，F(xiàn)行煙氣毒性評價采用動物實驗方法，而火災(zāi)煙氣組成復(fù)雜，它不僅與材料有關(guān)，而且與燃燒條件有關(guān)。動物實驗結(jié)果只是煙氣綜合作用結(jié)果，毒性成分及機理尚不清晰，很難對材料的煙氣毒性做定量的、系統(tǒng)的、全面的評價。

　　針對上述問題，本項目在前期研究以及國家自然科學(xué)基金項目“模擬火災(zāi)中阻燃木質(zhì)材料的有害煙氣成分及其毒性預(yù)測研究”（31170528）的支撐下，進行了木質(zhì)復(fù)合材料煙氣成分解析及毒性評價方法的研究。項目以錐形量熱儀燃燒試驗?zāi)M真實火災(zāi)，借助現(xiàn)代分析儀器定性定量地研究木質(zhì)材料在模擬火災(zāi)中釋放出的有害煙氣成分，構(gòu)建模擬火災(zāi)條件下有害煙氣成分與毒性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，為煙氣毒性評價提供了科學(xué)的試驗方法。在此基礎(chǔ)之上，研究了磷氮阻燃劑對木質(zhì)材料煙氣成分的影響及機制，為研發(fā)抑煙低毒的阻燃劑奠定理論基礎(chǔ)。

　　3.創(chuàng)新了抑煙低毒阻燃木質(zhì)復(fù)合材料制備技術(shù)

　　經(jīng)過“阻燃劑對木質(zhì)材料煙氣毒性的影響”研究發(fā)現(xiàn)，阻燃劑的加入，一般會使木質(zhì)材料處于不完全氧化的狀態(tài)，火災(zāi)煙氣中涉及的物質(zhì)CO、HCN、NO、NOx、煙塵等會有所增加，火災(zāi)的危害性相應(yīng)增加。所以研發(fā)一種抑煙低毒的阻燃體系，是提高阻燃劑綜合性能的必然要求。

　　針對木質(zhì)復(fù)合材料燃燒發(fā)煙問題，項目在前期研究以及國際合作項目“生物質(zhì)材料環(huán)境友好型高效阻燃技術(shù)”（2009DFA32180）的支撐下，進行了抑煙低毒阻燃劑及抑煙低毒阻燃木質(zhì)復(fù)合材料制備技術(shù)的研究和開發(fā)，設(shè)計合成了一種多層微膠囊抑煙阻燃劑，創(chuàng)新了抑煙低毒阻燃木質(zhì)復(fù)合材料制備技術(shù)。

　　表1抑煙低毒阻燃木質(zhì)復(fù)合材料性能指標

　　4.集成創(chuàng)新了飾面型阻燃木質(zhì)復(fù)合材料制備技術(shù)

　　建筑內(nèi)部裝飾裝修用地板、墻壁板、家具、木質(zhì)門等主要由飾面型木質(zhì)復(fù)合材料構(gòu)成。防火涂料阻燃效果好，但由于防火涂料的非透明性，涂刷后木材天然紋理被遮蓋住，無法達到裝飾薄木、裝飾紙的裝飾效果，在家具、木質(zhì)門、墻壁板等裝飾效果要求高的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制；防火涂料不具備防水功能、耐老化性差，一旦表面涂層破壞，木質(zhì)復(fù)合材料便會失去阻燃效果。另外，防火涂料涂布量大（＞500g/m2）、成本高，尤其是飾面型防火涂料。

　　主要創(chuàng)新內(nèi)容：針對防火涂料裝飾效果差的問題，本項目將MUF/APP體系的阻燃和膠合功能與木材天然紋理（裝飾薄木）或裝飾紙的裝飾功能復(fù)合，集成創(chuàng)新出集阻燃和裝飾功能于一體的飾面型阻燃木質(zhì)復(fù)合材料，實現(xiàn)了阻燃/裝飾的一體化，突破了防火涂料表面裝飾的瓶頸問題。MUF/APP體系具有高效阻燃和優(yōu)異的膠合性能，其膠合性能為改善阻燃層裝飾效果提供了契合點。目前擁有優(yōu)良裝飾效果的材料主要以具有天然木紋的裝飾薄木和人造裝飾紙為主，而這些裝飾材料需要以膠合方式才能與阻燃層形成良好結(jié)合。

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