木材是深受人们喜爱的天然的绿色环保材料,木材的阻燃是保障人民生命财产安全的需要,木材及木制品的阻燃处理势在必行。木材/纳米粒子复合可能是最有效、最廉价的阻燃途径之一。本项目根据木材阻燃的炭量增加理论,通过测定不同温度下木材热解和燃烧后的残余物,以及不同湿度下的吸湿率,从多种纳米粒子及其组合中筛选出阻燃性能最强、吸湿性最小的纳米粒子及最佳粒径范围,根据纳米粒子种类和特性采用空细胞填充法、溶胶-凝胶法、原位生成法制备木材/纳米粒子复合材料,利用TG、CONE、OI技术测定木材/纳米粒子复合材料的热解行为、热量和气体释放规律,利用SEM、ESCA、FTIR技术研究纳米粒子在木材中的分散状况,揭示界面微观结构对木材/纳米粒子复合材料阻燃性能的影响规律。系统研究纳米粒子与木材的复合效应、阻燃性能和阻燃机理,以及纳米粒子对木材的加工和使用性能的影响规律,为木材阻燃开辟一条新途径。
纳米粒子因其表面效应和量子尺寸效应而具有不同于普通材料的奇异性质,阻燃剂的纳米化是提高阻燃效率和实现一剂多效的有效途径。在国家自然科学基金(30471358)资助下,课题组围绕阻燃剂的制备和筛选、纳米阻燃剂的制备方法、纳米阻燃剂与木材的复合方式与复合技术、纳米木材阻燃剂的阻燃性能、阻燃剂对材料加工和使用性能的影响规律、纳米木材阻燃剂的阻燃机理研究等5个方面的内容进行了比较深入的研究。在实验分析和比较10多种常用阻燃剂的基础上,筛选出成炭阻燃效率高的APP和既有一定阻燃效果同时还具有较强抑烟减毒作用的硼酸锌;利用硼酸与氧化锌的常温固相反应制备了超细硼酸锌阻燃剂;提出了成炭阻燃和抑制烟雾毒气的吸附催化理论。发表研究论文19篇,获得国家发明专利授权1项,1人被遴选为学科带头人。