MIL-100(Fe)处理杨木的阻燃性能研究

摘要

【目的】为提高木材的阻燃抑烟性能，本研究采用金属有机框架材料（MOF）作为新型阻燃剂，选用MIL-100（Fe）处理木材，制备一种绿色环保的阻燃材料，旨在为木材阻燃提供新思路。【方法】以MIL-100（Fe）为阻燃剂，采用常压浸泡（WJP组）和真空加压浸渍（W-JZ组）两种方法，在木材体内原位合成MIL-100（Fe）。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱分析处理材形貌结构；采用氮气吸附法对处理材的孔隙结构进行表征；采用极限氧指数、热重测试、锥形量热测试评估处理材的热稳定性和阻燃抑烟性能；最后采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱对残炭进行形貌结构表征并进行机理分析。【结果】两种处理方法均可在木材内原位合成MIL-100（Fe），其中W-JZ组有更多的MIL-100（Fe）前驱体溶液进入木材内部并完成结晶，质量增长率达24.36%，形成的晶体结构更完整均匀，尺寸更小。MIL-100（Fe）处理材表现出良好的热稳定性，其中W-JZ组残炭率提升了39.99%，热质量损失速率峰值降低了26.47%。MIL-100（Fe）处理材的总热释放量和总烟释放量降低，阻燃抑烟性能良好。MIL-100（Fe）发挥凝聚相与气相阻燃作用。其分解过程中可释放不可燃气体稀释可燃气体浓度，同时利用多级孔结构吸附烟气。分解后形成的Fe₃O₄催化木材脱水反应生成致密的炭层，阻止热量和氧气的传递及可燃性挥发产物的释放。【结论】本研究采用MIL-100（Fe）阻燃剂处理木材，有效提高了木材的热稳定性与阻燃抑烟性能，丰富了现有木材阻燃体系。

关键词

木材阻燃 / 速生杨木 / 原位合成 / 金属有机框架材料(MOF)