2018年2月5日，北京市召开科学技术奖励大会,195项成果荣获北京市科学技术奖。由中国林业科学研究院木材工业研究所和北京盛大华源科技有限公司申报的“木质复合材料抑烟低毒表面阻燃技术研发与应用”荣获三等奖。

　　“木质复合材料抑烟低毒表面阻燃技术研发与应用”做出了如下创新：

　　1.创立了木质复合材料表面阻燃技术及其理论体系

　　传统木质复合材料阻燃技术主要采用浸注或混合方法，将阻燃剂引入材料内，该技术的弊端表现在：1）阻燃剂化学特性对树脂固化特性、胶合性能的不良影响以及用量大等问题，对木质复合材料的物理力学性能、加工性能等产生不良影响，且阻燃剂抗流失性影响阻燃效果的耐久性。2）阻燃剂过于分散而降低阻燃效果，而且分布状态不可控，致使产品的阻燃性能、物理力学性能不稳定和不可控。3）增加了浸注工艺致使生产周期延长，生产效率降低。4）防火涂料耐老化性差，成本高，表面装饰性差。

　　针对上述问题，本项目在前期研究以及国际合作项目“生物质材料环境友好型高效阻燃技术”（2009DFA32180）的支撑下，进行了木质复合材料表面阻燃技术的研究和开发。基于膨胀型阻燃体系的阻燃原理及其优异的阻燃性能，在木质复合材料表面构筑阻燃层，将阻燃剂集中在表面最大限度发挥其作用。项目从阻燃体系组织架构、炭质层结构及其品质影响因素、树脂结构及合成工艺，以及阻燃处理工艺路线、装置、工艺参数等方面进行了系统研究，创立了木质复合材料表面阻燃技术及其理论体系。主要创新内容如下：

　　1）膨胀型阻燃体系的创新

　　构建了集阻燃/胶合功能于一体的膨胀型阻燃体系。主要表现在：发明了一种氨基树脂（MUF），并基于MUF构建了MUF/聚磷酸铵（APP）阻燃体系。MUF除具备胶合性能外，还具有优良的成炭特性，可作为膨胀型阻燃体系的成炭剂及气源，使MUF/APP阻燃体系集阻燃/胶合功能于一体，实现了对木材、纸等材料的阻燃和胶合，为木质复合材料表面阻燃技术奠定了基础。

　　2）木质复合材料阻燃处理技术的革新

　　基于MUF/APP体系，项目创立了木质复合材料表面阻燃处理技术。与传统的浸注/混合技术不同，项目技术的核心思想是将阻燃物质集中在木质复合材料表面构筑阻燃层，隔绝外界氧气和热量向材料内部的传递，实现阻燃的目的。目前基于涂布法的表面处理技术已在北京盛大华源科技有限公司和久盛地板有限公司分别建立了阻燃胶合板、阻燃实木复合地板示范生产线各1条，年生产能力分别为2万m3和100万m2，产品阻燃等级分别达到了GB8624的B1（B）、B1（Bfl）级（附件14-18），胶合强度符合GB9846要求（100%合格），甲醛释放量E0级（国家家具与室内环境质量监督检验中心，No.ZX-WJJ11-0568和ZX-WJJ11-0207）。

　　2.揭示了木质复合材料及阻燃木质复合材料烟气毒性生成机制

　　统计表明，火灾中70%—75%的死亡是由烟气毒害所致。现行烟气毒性评价采用动物实验方法，而火灾烟气组成复杂，它不仅与材料有关，而且与燃烧条件有关。动物实验结果只是烟气综合作用结果，毒性成分及机理尚不清晰，很难对材料的烟气毒性做定量的、系统的、全面的评价。

　　针对上述问题，本项目在前期研究以及国家自然科学基金项目“模拟火灾中阻燃木质材料的有害烟气成分及其毒性预测研究”（31170528）的支撑下，进行了木质复合材料烟气成分解析及毒性评价方法的研究。项目以锥形量热仪燃烧试验模拟真实火灾，借助现代分析仪器定性定量地研究木质材料在模拟火灾中释放出的有害烟气成分，构建模拟火灾条件下有害烟气成分与毒性关系的数学模型，为烟气毒性评价提供了科学的试验方法。在此基础之上，研究了磷氮阻燃剂对木质材料烟气成分的影响及机制，为研发抑烟低毒的阻燃剂奠定理论基础。

　　3.创新了抑烟低毒阻燃木质复合材料制备技术

　　经过“阻燃剂对木质材料烟气毒性的影响”研究发现，阻燃剂的加入，一般会使木质材料处于不完全氧化的状态，火灾烟气中涉及的物质CO、HCN、NO、NOx、烟尘等会有所增加，火灾的危害性相应增加。所以研发一种抑烟低毒的阻燃体系，是提高阻燃剂综合性能的必然要求。

　　针对木质复合材料燃烧发烟问题，项目在前期研究以及国际合作项目“生物质材料环境友好型高效阻燃技术”（2009DFA32180）的支撑下，进行了抑烟低毒阻燃剂及抑烟低毒阻燃木质复合材料制备技术的研究和开发，设计合成了一种多层微胶囊抑烟阻燃剂，创新了抑烟低毒阻燃木质复合材料制备技术。

　　表1抑烟低毒阻燃木质复合材料性能指标

　　4.集成创新了饰面型阻燃木质复合材料制备技术

　　建筑内部装饰装修用地板、墙壁板、家具、木质门等主要由饰面型木质复合材料构成。防火涂料阻燃效果好，但由于防火涂料的非透明性，涂刷后木材天然纹理被遮盖住，无法达到装饰薄木、装饰纸的装饰效果，在家具、木质门、墙壁板等装饰效果要求高的应用领域受到限制；防火涂料不具备防水功能、耐老化性差，一旦表面涂层破坏，木质复合材料便会失去阻燃效果。另外，防火涂料涂布量大（＞500g/m2）、成本高，尤其是饰面型防火涂料。

　　主要创新内容：针对防火涂料装饰效果差的问题，本项目将MUF/APP体系的阻燃和胶合功能与木材天然纹理（装饰薄木）或装饰纸的装饰功能复合，集成创新出集阻燃和装饰功能于一体的饰面型阻燃木质复合材料，实现了阻燃/装饰的一体化，突破了防火涂料表面装饰的瓶颈问题。MUF/APP体系具有高效阻燃和优异的胶合性能，其胶合性能为改善阻燃层装饰效果提供了契合点。目前拥有优良装饰效果的材料主要以具有天然木纹的装饰薄木和人造装饰纸为主，而这些装饰材料需要以胶合方式才能与阻燃层形成良好结合。

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