作為一種天然可再生的生物質(zhì)材料，木材具有紋理美觀、強(qiáng)重比高、易加工等優(yōu)點(diǎn)，其主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，均為可燃物。因此，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，木材會(huì)促進(jìn)火焰的蔓延，增大燃燒的趨勢(shì)，還會(huì)生成濃煙，對(duì)人體健康及環(huán)境造成危害。

此外，對(duì)于人造板而言，其中含有的脲醛樹脂（UF）、三聚氰胺-甲醛樹脂（MUF）、酚醛樹脂（PF）等還會(huì)有游離甲醛的釋放，危害人體健康，并造成環(huán)境污染。因此，如何制備兼具阻燃和無醛特點(diǎn)的木質(zhì)材料是一個(gè)重要且緊迫的問題。

阻燃劑是一種可以減緩材料燃燒速度、使其達(dá)到難燃或不燃等級(jí)的助劑。按添加方式的不同，阻燃劑可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。其中，添加型阻燃劑按阻燃元素又可分為鹵系阻燃劑、磷氮系阻燃劑（包括膨脹型阻燃劑）、無機(jī)阻燃劑等。以下將簡要介紹各類阻燃劑的阻燃機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)及其在木材方面的應(yīng)用。

01 鹵系木材阻燃劑

鹵系阻燃劑是指含有鹵族元素的阻燃劑，主要依靠鹵素元素發(fā)揮阻燃作用。鹵族元素包括氟、氯、溴、碘，其阻燃效果按照其原子序數(shù)依次增強(qiáng)。需要注意的是，C-I鍵強(qiáng)度過低，容易破壞且影響聚合物性能；而C-F鍵鍵能太強(qiáng)，不能有效捕捉自由基，較難發(fā)揮阻燃作用。因此，含氯和溴的鹵系阻燃劑更為常用。

鹵系阻燃劑主要依靠氣相和凝聚相發(fā)揮作用，燃燒生成的鹵系產(chǎn)物既能捕捉燃燒產(chǎn)生的活性自由基，生成不燃性氣體，從而降低氧氣濃度，還能抑制氣相鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并且具有一定的覆蓋作用。

鹵系阻燃劑在添加量很小的情況下便能表現(xiàn)出極強(qiáng)的阻燃性，對(duì)材料力學(xué)性能的影響也較小。然而，在高溫下，鹵系阻燃劑易釋放出具有腐蝕性的鹵化氫氣體，還會(huì)產(chǎn)生多溴代苯并惡英、多溴代二苯并呋喃等致癌物質(zhì)，嚴(yán)重危害人體健康，目前已被禁止大量使用。

02 磷氮系木材阻燃劑

在磷氮系木材阻燃劑中，發(fā)揮阻燃作用的主要為P和N元素。通常采用浸漬的方法將水溶性的阻燃劑浸入到木材中。在燃燒過程中，磷系阻燃劑生成的有害物少，具有低毒、低煙、低鹵、高阻燃性等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)氮系阻燃劑處理過的聚合物，其在燃燒中的發(fā)煙率低，釋放毒性小，基體腐蝕程度低，熱分解溫度較高，對(duì)環(huán)境較為友好。

磷系阻燃劑主要從凝聚相和氣相兩方面發(fā)揮作用，磷化合物受熱分解生成磷酸，在基材表面生成液狀玻璃態(tài)物質(zhì)，覆蓋于基材表面，能夠隔絕空氣。隨著溫度升高，磷酸受熱脫水形成偏磷酸和聚偏磷酸，能夠促進(jìn)高聚物脫水成炭，形成炭層覆蓋于基材表面，起到隔氧、隔熱和提高熱穩(wěn)定性的作用。

磷氮系阻燃劑多為膨脹型阻燃劑，目前研究中多采用生物基材料替代化石原料進(jìn)行制備，如采用殼聚糖、淀粉、環(huán)糊精、纖維素、木質(zhì)素等含碳量高、可再生、環(huán)保綠色的生物基原料作為炭源。

03 無機(jī)木材阻燃劑

無機(jī)阻燃劑應(yīng)用廣泛，常見的有金屬氫氧化物、碳系阻燃劑、無機(jī)磷系阻燃劑、銨鹽型阻燃劑、硅系和硅酸鹽及礦石材料等。目前研究熱點(diǎn)主要集中于石墨碳材料、水滑石、硼酸鹽等各類納米化材料。

該類材料阻燃機(jī)理有以下特點(diǎn)：1）受熱能吸熱分解聚合物，達(dá)到物理降溫；2）受熱可產(chǎn)生水蒸氣及不燃性氣體，從氣相中稀釋氧氣濃度；3）若為氧化鎂或氧化鋁材料，在受熱時(shí)可產(chǎn)生類似于“炭層”保護(hù)層，具有較高的熱分解溫度；4）本身具有耐高溫特性，能夠屏蔽火焰蔓延；5）部分材料具有催化作用，類似膨脹型阻燃劑的酸源，還能發(fā)揮抑煙作用。

無機(jī)阻燃劑及納米化應(yīng)用于木材領(lǐng)域具備很大潛能。在納米化阻燃處理方面，還應(yīng)進(jìn)一步考察納米粒子的形態(tài)、大小、分布控制等因素，在與其他阻燃劑協(xié)同使用時(shí)，應(yīng)保持其穩(wěn)定性，并避免基體黏結(jié)。除阻燃外，經(jīng)無機(jī)材料處理后的木材還能應(yīng)用于抗菌、光催化、疏水等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)木材的多功能化。

04 阻燃無甲醛人造板

將阻燃劑添加入膠黏劑使用并制成人造板時(shí)，通常選取三醛膠，但三醛膠會(huì)釋放甲醛等有毒氣體，對(duì)人體和環(huán)境造成危害。因此，作為建筑材料時(shí)，木材應(yīng)兼具阻燃和無醛的特性，在延緩火災(zāi)的同時(shí)，產(chǎn)生較少的煙毒性氣體。

（1）涂層改性

人造板表面涂覆處理是一種高效的阻燃處理技術(shù)，該方法簡單高效，同時(shí)兼具美觀性，多采用透明阻燃涂料。此外，涂料僅在基體表面，對(duì)木基材料的力學(xué)性能影響不大，但阻燃效果有效。目前研究的無醛阻燃涂層多為膨脹型涂料，層層自組裝技術(shù)也在不斷的應(yīng)用于木材涂層領(lǐng)域。

（2）浸漬改性

浸漬處理法是目前使用最廣泛的木質(zhì)材料阻燃方法，通常在一定溫度和壓力下將阻燃劑浸入木材內(nèi)部，包括常壓浸漬法、真空-加壓浸漬法、冷-熱浸漬交替處理、輥壓法、CO2 超臨界流體處理法等。浸漬處理具有工藝簡單、成本低廉、設(shè)備投資少等優(yōu)勢(shì)，但也存在一定缺點(diǎn)，包括使用劑量大、易流失、處理的木材必須干燥等，從一定程度上也增加了成本和工藝復(fù)雜性。

（3）膠黏劑改性

在對(duì)刨花板、膠合板及纖維板進(jìn)行阻燃處理時(shí)，除了可通過混入阻燃劑的方式，還可以對(duì)膠黏劑進(jìn)行改性處理。若要達(dá)到E0級(jí)甲醛釋放量標(biāo)準(zhǔn)，通常需采用生物質(zhì)膠黏劑，包括大豆蛋白膠黏劑、淀粉基膠黏劑、木質(zhì)素基木材膠黏劑等。對(duì)此類膠黏劑進(jìn)行物理或化學(xué)的改性實(shí)現(xiàn)阻燃效果，是未來生物質(zhì)阻燃膠黏劑的發(fā)展趨勢(shì)之一。