熔岩启发的陶瓷化策略：基于玻璃粉与氮化硼的木材阻燃涂层设计与防火性能研究

【编辑推荐】本研究创新性地采用植酸(PA)/三聚氰胺(MEL)制备氮磷有机阻燃剂，结合玻璃粉(GP)和氮化硼(BN)构建有机-无机杂化涂层。当木材遇火时，涂层形成类熔岩陶瓷炭层，使极限氧指数(LOI)提升至36.3%，热释放速率峰值(pHRR)和总热释放量(THR)分别降低64.7%和31.3%，为木质建筑防火提供了经济高效的解决方案。

　　

Highlight

本研究成功制备了可生物降解的陶瓷化有机-无机杂化阻燃涂层，涂覆后木材的极限氧指数(LOI)从18.5%显著提升至36.3%，未达到UL-94等级的纯木材经处理后性能大幅改善。

Microscopic characterisation of flame retardants and coatings

通过显微表征验证了PM的成功合成。如图3(a-b)所示，植酸(PA)与三聚氰胺(MEL)反应后形成的PM呈现片状结构，这归因于离子吸附作用。图3(c-d)的元素测试结果证实PM中存在磷(P)、氮(N)元素，表明PA与MEL成功结合。

Conclusions

本研究合成的新型涂层使木材获得优异阻燃效果：LOI达36.3%，热释放速率峰值(pHRR)和总热释放量(THR)显著降低，燃烧后形成类似火山熔岩的多孔陶瓷层，其独特的SiO₂/Al₂O₃组分在高温下熔融流动，冷却后形成具有热屏障作用的致密保护层。

CRediT authorship contribution statement

赵子涵：研究设计、实验操作、论文撰写；李春风：经费支持；于瑞文：论文修订；乐磊：资金获取；刘明利：项目监督；张志浩：数据分析。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgements

感谢吉林省创新创业人才项目(2023QN44)、吉林省重点科技攻关项目(20220202095NC, 20230202092NC)及科技创新平台建设专项(20220508119RC, 20240601038RC)的资助。