壳聚糖/明胶/植酸复合阻燃涂料的制备及性能

摘要

【目的】为提高木材的阻燃性能，扩展生物基阻燃材料在木材中的应用，制备壳聚糖/明胶/植酸全生物基可膨胀复合阻燃涂料，并且探索其在木材上的应用性能。【方法】以壳聚糖和明胶为成膜物质，水为溶剂，按照壳聚糖、明胶和植酸质量比3∶2∶（0～1.5）制备可膨胀复合阻燃涂料；将其涂覆于木材表面后制备木材的阻燃涂层（CGPx）。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱观察涂层的形貌结构以及元素分布；使用铅笔硬度仪和附着力检测评估涂层的硬度以及附着力；采用热重测试、可燃耐火测试和锥形量热测试综合评估处理材的热稳定性和阻燃性能；最后采用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱分析残炭的形貌结构和元素分布，并分析阻燃机理。【结果】CGPx在木材上表现出优良的附着力和硬度，其中CGP1.5组附着力等级达到1级，铅笔硬度达到7H。CGPx木材表现出优良的热稳定性，其中CGP1.5组残炭率达到44.2%。在可燃耐火测试中，CGPx木材表现出优异的耐火性能。在锥形量热测试中，CGP1.5组热释放速率峰值下降了34.3%，速率峰值出现时间推迟至284 s，总热释放量下降了15.5%,CO和CO₂释放速率也有所降低，同时火灾指数为0.189，火焰增长指数为0.708。木材的阻燃性能得到增强。【结论】使用全生物基阻燃涂料涂覆木材的处理方法，有效提高了木材的热稳定性与阻燃性能，丰富了绿色可持续的木材阻燃体系。

关键词

阻燃 / 涂料 / 壳聚糖 / 明胶 / 植酸 / 生物基阻燃涂料 / 速生杨木