一種森林防火阻燃復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種森林防火阻燃復(fù)合材料及其制備方法，按重量份包括以下組分：高親水材料40～50份，高溫膨脹材料40～50份，Ce(HO)4 3～7份，La2O3 1～3份，Y2O3 1～5份。所述的高親水材料為淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種的組合物，所述的高溫膨脹材料為聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺中的一種或幾種的組合物。本發(fā)明阻燃材料可大量蓄水，水蒸發(fā)后，該材料能成膜覆蓋于可燃物表面，阻隔氧氣，同時在燃燒過程中體積劇烈膨脹阻隔易燃物和空氣的接觸，結(jié)合稀土材料的應(yīng)用降低著火點(diǎn)，對于森林地表火蔓延有著很好的阻燃防火作用。
【專利說明】
一種森林防火阻燃復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高分子阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種森林防火阻燃復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計，全球每年發(fā)生森林火災(zāi)超過22萬次，過火總面積3億公頃~4億公頃，燒毀 森林面積640萬公頃以上，約90億噸的植物生物量被焚。我國年均發(fā)生森林火災(zāi)1萬余起，受 害森林面的60多萬公頃，因災(zāi)傷亡500多人。
[0003]因雷電等因素發(fā)生的森林火災(zāi)本是一種自然現(xiàn)象，但是，我國99%的森林火災(zāi)是 由人為因素引起的，其基本特點(diǎn)為由人為明火引燃森林草原地表火，地表火導(dǎo)致樹冠火，在 高?；痣U期如若得不到及時控制就會從小火蔓延至大火，而一旦形成特大森林火災(zāi)，火勢 即已失控，目前各國對失控火勢均無能為力，因此，管制森林用火，控制地表火的蔓延是我 國森林草原防火的重中之重。然而森林中本來就有大量易燃物，樹木本身也是易燃物，如何 防治森林火災(zāi)本身存在一定的難度。在森林防火材料的研究方面，國內(nèi)外均還較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種森林防火阻燃復(fù)合材料及其制備方法，該材料粉碎后 添加到易燃物中，在發(fā)生火情時遇高溫體積劇烈膨脹，阻隔易燃物和空氣的接觸，同時可提 高著火點(diǎn)，阻止地表火蔓延。
[0005] 本發(fā)明具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種森林防火阻燃復(fù)合材料，按重量份包括以下組分： 高親水材料 40~50份; 高溫膨脹材料 40~50份；
[0007] Ce(HO)4 3~7 份； La2〇 ? 1~3 份； Y20；, :1~5 份。
[0008] 優(yōu)選的，一種森林防火阻燃復(fù)合材料，按重量份包括以下組分： 高親水材料 45份； 高溫膨脹材料 45份;
[0009] Ce(HO)4 5 份; La?〇3 2 份； Y2〇3 3 汾。
[0010] 本發(fā)明所述的高親水材料為淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種的組合物。本 發(fā)明所述的高溫膨脹材料為聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺中的一種或幾種的組合物。
[0011] 本發(fā)明還提供了所述一種森林防火阻燃復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步 驟：
[0012] 將聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺按一定的順序和配比混合，裝入球磨罐中，用 玻璃棒攪拌均勻，然后放入適量鋼珠，加蓋擰緊后，將球磨轉(zhuǎn)速調(diào)至120r/min，研磨lh，制得 高溫膨脹材料。再將高親水材料、Ce(HO)4、La 2〇3、Y2〇3按比例放入前述球磨罐中，用玻璃棒攪 拌均勾，并將轉(zhuǎn)速調(diào)至80r/min，研磨1.5h。最后過篩(40M1)、裝罐，得到一種森林防火阻燃 復(fù)合材料。
[0013] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明制備出一種高溫膨脹材料，該材料粉碎后添加到易燃 物中在燃燒過程中體積劇烈膨脹，阻隔易燃物和空氣的接觸，通過稀土材料和這種高分子 材料復(fù)合，提高該材料對著火點(diǎn)影響的能力。同時制備出一種高親水高分子材料，該材料能 大量蓄水，在100°c以上時，該材料能在水中溶化，水蒸發(fā)后，該材料能成膜覆蓋于可燃物表 面，阻隔氧氣。將兩種材料結(jié)合得到的本發(fā)明復(fù)合阻燃材料，具有阻隔易燃物和空氣、可覆 蓋于可燃物表面和降低的著火點(diǎn)的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，以下所述，僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以下實(shí)施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 一種森林防火阻燃復(fù)合材料（按重量份）由聚磷酸銨20份、雙季戊四醇15份、三聚 氰胺10份、淀粉20份、聚乙烯吡咯烷酮25份、Ce(H0)4 5份、La2〇3 2份、Y2〇3 3份配制而成。制 備方法同上述。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] -種森林防火阻燃復(fù)合材料(按重量份）由聚磷酸銨35份、雙季戊四醇5、三聚氰胺 5、淀粉20份、聚乙烯吡咯烷酮25份、Ce(H0)45份、La2〇3 2份、Y2〇3 3份配制而成。制備方法同 上述。
[0019] 實(shí)施例3
[0020] 一種森林防火阻燃復(fù)合材料(按重量份）由聚磷酸銨30份、雙季戊四醇5、三聚氰胺 15、淀粉20份、聚乙烯吡咯烷酮25份、Ce(H0)45份、La2〇3 2份、Y2〇3 3份配制而成。制備方法同 上述。
[0021] 實(shí)施例4
[0022]將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3三種森林阻燃復(fù)合材料分別制備成10 %濃度的阻燃 劑(溶劑為水，體積分?jǐn)?shù)），待用；將楊木單板(含水率12 %，厚度3mm)制備成150mm X 15mm X 3mm的試件數(shù)個，待用;然后將三個試件分別在三種阻燃劑中浸漬24h，編號1、2、3;另取一對 照試樣，在不添加任何阻燃劑的水中浸漬24h。浸漬過程中，保證試件完全位于溶液中。浸漬 完成后，風(fēng)干5天左右，直至試件質(zhì)量恒定。
[0023]對試件進(jìn)行燃燒性能測試，結(jié)果表明，對照試樣在點(diǎn)燃后迅速燃燒，燃燒結(jié)束后只 剩下灰燼，而經(jīng)過三種阻燃劑浸泡的三個試件在點(diǎn)燃后繼續(xù)燃燒的速度顯著減慢，且均在 燃燒后一段時間內(nèi)自動熄滅，表明該系列防火阻燃復(fù)合材料均能顯著提高楊木的阻燃性 能。三個試件的燃燒面積明顯不同，為:2號>1號>3號，表明3號試樣的阻燃性能最高，1號 次之，2號最低。
[0024]燃燒產(chǎn)物的SEM結(jié)果顯示，三個試件的表面均出現(xiàn)了不同程度的致密膨脹碳層，致 密度比較為:3號>1號>2號，3號試樣孔最小最密，且膨脹碳層較厚，膨脹能力最好。這種致 密膨脹碳層的出現(xiàn)，能阻隔楊木與熱源和氣源接觸，從而降低楊木的燃燒性能。膨脹碳層越 厚、越致密，則隔氧、隔熱能力就越好，阻止火勢蔓延的效果就越顯著。
[0025] 實(shí)施例5
[0026] 一種高溫膨脹材料(按重量份）由聚磷酸銨30份、雙季戊四醇5、三聚氰胺15份配制 而成，制備方法同上述，并制備成10%濃度的阻燃劑(溶劑為水，體積分?jǐn)?shù)），編號4,待用。 [0027] 在4號高溫膨脹材料的基礎(chǔ)上，添加Ce(H0)4 5份、La203 2份、Y203 3份，制備方法同 上述，并制備成10%濃度的阻燃劑(溶劑為水，體積分?jǐn)?shù)），編號5,待用。
[0028]將上述加工的楊木單板分別在4、5號阻燃劑中浸泡，浸泡條件和過程同上述。對處 理后的兩試樣進(jìn)行燃燒性能測試，結(jié)果表明，5號阻燃劑的阻燃效果優(yōu)于4號阻燃劑。稀土材 料Ce(H0)4、La 203及Y203的添加，顯著提高了阻燃劑的耐火性能，使阻燃劑的發(fā)泡和膨脹更充 分，生成的膨脹碳層更厚更致密，從而使得阻燃效果也更好。
[0029] 實(shí)施例6
[0030] 一種親水材料(按重量份）由淀粉20份和聚乙烯吡咯烷酮25份混合研磨而成，并將 其制備成10%濃度的溶液(溶劑為水，體積分?jǐn)?shù)），編號6,待用。
[0031]將前述加工的楊木單板分別在6號溶液和水溶液中浸泡，浸泡條件和過程同上述。 對處理后的兩試樣進(jìn)行燃燒性能測試，結(jié)果表明，水溶液中浸泡過的試樣在點(diǎn)燃后迅速燃 燒，燃燒結(jié)束后只剩下灰燼，而經(jīng)6號溶液浸泡的試件，在點(diǎn)燃后繼續(xù)燃燒的速度有所減慢， 且在燃燒一段時間后逐漸熄滅，表明該親水材料具有一定的阻燃性能。該親水材料溶于水 之后，在高溫下隨著水的蒸發(fā)，在燃燒著的楊木表面形成一層薄膜覆蓋于其上，這層薄膜起 到了一定的阻隔氧氣作用，從而具備一定的阻燃性能。
[0032] 實(shí)施例7
[0033]在實(shí)施例4基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對該種森林防火阻燃復(fù)合材料進(jìn)行燃燒性能測試。結(jié)果 表明，未經(jīng)該種阻燃材料處理的楊木試件的氧指數(shù)約為20%，而經(jīng)該種阻燃材料處理后的 楊木試件，其氧指數(shù)均增至70%以上。此種森林防火阻燃復(fù)合材料在燃燒過程中，體積劇烈 膨脹，阻隔燃燒物和空氣的接觸。在稀土材料的復(fù)合作用下，該森林防火阻燃復(fù)合材料的耐 火性能大大提高。同時，在高親水材料的復(fù)合作用下，該森林防火阻燃復(fù)合材料阻隔氧氣的 能力進(jìn)一步提高。最終使得本發(fā)明復(fù)合阻燃材料，具有阻隔易燃物和空氣、可覆蓋于可燃物 表面和降低的著火點(diǎn)之特點(diǎn)。
【主權(quán)項】
1. 一種森林防火阻燃復(fù)合材料，其特征在于，按重量份包括以下組分： 高親水材料 40~50份; 高溫膨脹材料 40~50份； Ce(HO)4 3~7 份； La2〇3 1-3 份； Y2O3 1 ~5 份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種森林防火阻燃復(fù)合材料，其特征在于，按重量份包括以下 組分： "余水材料 45份; 高溫膨脹材料 45份； Ce(HO)4 5 份； La2O3 2 份； Y2Oi 3 份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種森林防火阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述的高親水 材料為淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種的組合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種森林防火阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述的高溫膨 脹材料為聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺中的一種或幾種的組合物。5. 權(quán)利要求1所述一種森林防火阻燃復(fù)合材料，其特征在于，包括以下步驟： 將聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺按一定的順序和配比混合，裝入球磨罐中，用玻璃 棒攪拌均勻，然后放入適量鋼珠，加蓋擰緊后，將球磨轉(zhuǎn)速調(diào)至120r/min，研磨Ih，制得高溫 膨脹材料。再將高親水材料、Ce(H0)4、La 203、Y203按比例放入前述球磨罐中，用玻璃棒攪拌均 勻，并將轉(zhuǎn)速調(diào)至80r/min，研磨1.5h。最后過篩(40μπι)、裝罐，得到一種森林防火阻燃復(fù)合 材料。
【文檔編號】C08K5/3492GK106003313SQ201610331738
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】焦鈺, 蔣中國, 陶明, 羅茜, 黃海燕, 張萬明, 王澤剛, 楊勇勛
【申請人】西昌學(xué)院