對(duì)木材阻燃機(jī)理的研究不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于木材阻燃劑的應(yīng)用,而且還落后于合成高分子材料和纖維素等天然高分子材料。因此,可以在纖維素材料的阻燃機(jī)理研究文獻(xiàn)中找到。關(guān)于木材阻燃機(jī)理的研究文章很少。人們對(duì)木材阻燃機(jī)理的認(rèn)識(shí),大多來源于纖維素的阻燃機(jī)理。綜上所述,目前已產(chǎn)生四種阻燃理論,即覆蓋理論、氣體理論、熱學(xué)理論和化學(xué)理論。
(1)覆蓋理論
覆蓋理論假設(shè)阻燃劑在阻燃木材接觸火焰時(shí)分解,在木材表面形成熔鹽或氧化膜。該薄膜充當(dāng)基材和氧氣之間的屏障,從而阻止火勢(shì)蔓延。 .由于硼化合物在高溫下可以轉(zhuǎn)化為熔融的氧化硼,因此常使用覆蓋理論來解釋硼化合物的阻燃機(jī)理。
(2)氣體理論
氣體理論認(rèn)為,阻燃作用來源于阻燃鹽分解產(chǎn)生的不可燃?xì)怏w、可燃?xì)怏w的稀釋作用或木材基材的屏蔽作用。含氮阻燃劑和一些無機(jī)阻燃劑受熱會(huì)釋放出氨、氮和結(jié)晶水,其阻燃機(jī)理可以用氣體理論來解釋。
(3)熱理論
熱理論用于解釋阻燃劑的阻燃機(jī)理,阻燃劑可以吸收和消耗大量熱量或?qū)崮軅鲗?dǎo)出火焰前沿。例如氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合硼酸鋅等無機(jī)阻燃劑在受熱時(shí)能吸收熱能分解產(chǎn)生大量水分,并將熱能從燃燒系統(tǒng)中排出,降低木材的溫度。底物,抑制熱解,達(dá)到抗燃燒。
(4)化學(xué)理論
化學(xué)理論是目前最廣為接受的阻燃理論。該理論認(rèn)為,最有效的阻燃劑是路易斯酸或路易斯堿或其前體。這些阻燃劑通過在點(diǎn)火溫度以下催化木材聚合物鏈的脫水來促進(jìn)木炭的形成。隨著木材分解途徑的改變,可燃焦油的產(chǎn)生減少,不燃木炭的產(chǎn)生增加,因此燃燒放熱減少,熱解減慢。目前,實(shí)用的木材阻燃劑基本屬于這一類。
阻燃木材的阻燃機(jī)理主要來源于纖維素的研究成果。木材的另外兩種成分木質(zhì)素和半纖維素可以在燃燒過程中相互作用。例如,在酸催化下與木質(zhì)素芳環(huán)發(fā)生烷基化或?;磻?yīng)的聚糖熱解產(chǎn)物中,理論上很難排除不飽和化合物,這種相互作用可能與木材的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此,在推導(dǎo)木材的阻燃機(jī)理時(shí),還應(yīng)找出相應(yīng)的分析方法,對(duì)木質(zhì)素和半纖維素的影響進(jìn)行相應(yīng)的分析,才能得到更有說服力的理論。