一种森林防火阻燃复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种森林防火阻燃复合材料及其制备方法，按重量份包括以下组分：高亲水材料40～50份，高温膨胀材料40～50份，Ce(HO)4 3～7份，La2O3 1～3份，Y2O3 1～5份。所述的高亲水材料为淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种的组合物，所述的高温膨胀材料为聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺中的一种或几种的组合物。本发明阻燃材料可大量蓄水，水蒸发后，该材料能成膜覆盖于可燃物表面，阻隔氧气，同时在燃烧过程中体积剧烈膨胀阻隔易燃物和空气的接触，结合稀土材料的应用降低着火点，对于森林地表火蔓延有着很好的阻燃防火作用。
【专利说明】
一种森林防火阻燃复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于高分子阻燃材料技术领域，具体涉及一种森林防火阻燃复合材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 据统计，全球每年发生森林火灾超过22万次，过火总面积3亿公顷~4亿公顷，烧毁 森林面积640万公顷以上，约90亿吨的植物生物量被焚。我国年均发生森林火灾1万余起，受 害森林面的60多万公顷，因灾伤亡500多人。
[0003]因雷电等因素发生的森林火灾本是一种自然现象，但是，我国99%的森林火灾是 由人为因素引起的，其基本特点为由人为明火引燃森林草原地表火，地表火导致树冠火，在 高危火险期如若得不到及时控制就会从小火蔓延至大火，而一旦形成特大森林火灾，火势 即已失控，目前各国对失控火势均无能为力，因此，管制森林用火，控制地表火的蔓延是我 国森林草原防火的重中之重。然而森林中本来就有大量易燃物，树木本身也是易燃物，如何 防治森林火灾本身存在一定的难度。在森林防火材料的研究方面，国内外均还较少。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种森林防火阻燃复合材料及其制备方法，该材料粉碎后 添加到易燃物中，在发生火情时遇高温体积剧烈膨胀，阻隔易燃物和空气的接触，同时可提 高着火点，阻止地表火蔓延。
[0005] 本发明具体通过以下技术方案实现：
[0006] -种森林防火阻燃复合材料，按重量份包括以下组分： 高亲水材料 40~50份; 高温膨胀材料 40~50份；
[0007] Ce(HO)4 3~7 份； La2〇 ? 1~3 份； Y20；, :1~5 份。
[0008] 优选的，一种森林防火阻燃复合材料，按重量份包括以下组分： 高亲水材料 45份； 高温膨胀材料 45份;
[0009] Ce(HO)4 5 份; La?〇3 2 份； Y2〇3 3 汾。
[0010] 本发明所述的高亲水材料为淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种的组合物。本 发明所述的高温膨胀材料为聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺中的一种或几种的组合物。
[0011] 本发明还提供了所述一种森林防火阻燃复合材料的制备方法，具体包括以下步 骤：
[0012] 将聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺按一定的顺序和配比混合，装入球磨罐中，用 玻璃棒搅拌均匀，然后放入适量钢珠，加盖拧紧后，将球磨转速调至120r/min，研磨lh，制得 高温膨胀材料。再将高亲水材料、Ce(HO)4、La 2〇3、Y2〇3按比例放入前述球磨罐中，用玻璃棒搅 拌均勾，并将转速调至80r/min，研磨1.5h。最后过筛(40M1)、装罐，得到一种森林防火阻燃 复合材料。
[0013] 本发明的有益效果:本发明制备出一种高温膨胀材料，该材料粉碎后添加到易燃 物中在燃烧过程中体积剧烈膨胀，阻隔易燃物和空气的接触，通过稀土材料和这种高分子 材料复合，提高该材料对着火点影响的能力。同时制备出一种高亲水高分子材料，该材料能 大量蓄水，在100°c以上时，该材料能在水中溶化，水蒸发后，该材料能成膜覆盖于可燃物表 面，阻隔氧气。将两种材料结合得到的本发明复合阻燃材料，具有阻隔易燃物和空气、可覆 盖于可燃物表面和降低的着火点的特点。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施 例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示 的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明 的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
[0015] 实施例1
[0016] 一种森林防火阻燃复合材料（按重量份）由聚磷酸铵20份、双季戊四醇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 备方法同上述。
[0017] 实施例2
[0018] -种森林防火阻燃复合材料(按重量份）由聚磷酸铵35份、双季戊四醇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。制备方法同 上述。
[0019] 实施例3
[0020] 一种森林防火阻燃复合材料(按重量份）由聚磷酸铵30份、双季戊四醇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。制备方法同 上述。
[0021] 实施例4
[0022]将实施例1、实施例2、实施例3三种森林阻燃复合材料分别制备成10 %浓度的阻燃 剂(溶剂为水，体积分数），待用；将杨木单板(含水率12 %，厚度3mm)制备成150mm X 15mm X 3mm的试件数个，待用;然后将三个试件分别在三种阻燃剂中浸渍24h，编号1、2、3;另取一对 照试样，在不添加任何阻燃剂的水中浸渍24h。浸渍过程中，保证试件完全位于溶液中。浸渍 完成后，风干5天左右，直至试件质量恒定。
[0023]对试件进行燃烧性能测试，结果表明，对照试样在点燃后迅速燃烧，燃烧结束后只 剩下灰烬，而经过三种阻燃剂浸泡的三个试件在点燃后继续燃烧的速度显著减慢，且均在 燃烧后一段时间内自动熄灭，表明该系列防火阻燃复合材料均能显著提高杨木的阻燃性 能。三个试件的燃烧面积明显不同，为:2号>1号>3号，表明3号试样的阻燃性能最高，1号 次之，2号最低。
[0024]燃烧产物的SEM结果显示，三个试件的表面均出现了不同程度的致密膨胀碳层，致 密度比较为:3号>1号>2号，3号试样孔最小最密，且膨胀碳层较厚，膨胀能力最好。这种致 密膨胀碳层的出现，能阻隔杨木与热源和气源接触，从而降低杨木的燃烧性能。膨胀碳层越 厚、越致密，则隔氧、隔热能力就越好，阻止火势蔓延的效果就越显著。
[0025] 实施例5
[0026] 一种高温膨胀材料(按重量份）由聚磷酸铵30份、双季戊四醇5、三聚氰胺15份配制 而成，制备方法同上述，并制备成10%浓度的阻燃剂(溶剂为水，体积分数），编号4,待用。 [0027] 在4号高温膨胀材料的基础上，添加Ce(H0)4 5份、La203 2份、Y203 3份，制备方法同 上述，并制备成10%浓度的阻燃剂(溶剂为水，体积分数），编号5,待用。
[0028]将上述加工的杨木单板分别在4、5号阻燃剂中浸泡，浸泡条件和过程同上述。对处 理后的两试样进行燃烧性能测试，结果表明，5号阻燃剂的阻燃效果优于4号阻燃剂。稀土材 料Ce(H0)4、La 203及Y203的添加，显著提高了阻燃剂的耐火性能，使阻燃剂的发泡和膨胀更充 分，生成的膨胀碳层更厚更致密，从而使得阻燃效果也更好。
[0029] 实施例6
[0030] 一种亲水材料(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，并将 其制备成10%浓度的溶液(溶剂为水，体积分数），编号6,待用。
[0031]将前述加工的杨木单板分别在6号溶液和水溶液中浸泡，浸泡条件和过程同上述。 对处理后的两试样进行燃烧性能测试，结果表明，水溶液中浸泡过的试样在点燃后迅速燃 烧，燃烧结束后只剩下灰烬，而经6号溶液浸泡的试件，在点燃后继续燃烧的速度有所减慢， 且在燃烧一段时间后逐渐熄灭，表明该亲水材料具有一定的阻燃性能。该亲水材料溶于水 之后，在高温下随着水的蒸发，在燃烧着的杨木表面形成一层薄膜覆盖于其上，这层薄膜起 到了一定的阻隔氧气作用，从而具备一定的阻燃性能。
[0032] 实施例7
[0033]在实施例4基础上，进一步对该种森林防火阻燃复合材料进行燃烧性能测试。结果 表明，未经该种阻燃材料处理的杨木试件的氧指数约为20%，而经该种阻燃材料处理后的 杨木试件，其氧指数均增至70%以上。此种森林防火阻燃复合材料在燃烧过程中，体积剧烈 膨胀，阻隔燃烧物和空气的接触。在稀土材料的复合作用下，该森林防火阻燃复合材料的耐 火性能大大提高。同时，在高亲水材料的复合作用下，该森林防火阻燃复合材料阻隔氧气的 能力进一步提高。最终使得本发明复合阻燃材料，具有阻隔易燃物和空气、可覆盖于可燃物 表面和降低的着火点之特点。
【主权项】
1. 一种森林防火阻燃复合材料，其特征在于，按重量份包括以下组分： 高亲水材料 40~50份; 高温膨胀材料 40~50份； Ce(HO)4 3~7 份； La2〇3 1-3 份； Y2O3 1 ~5 份。2. 根据权利要求1所述的一种森林防火阻燃复合材料，其特征在于，按重量份包括以下 组分： "余水材料 45份; 高温膨胀材料 45份； Ce(HO)4 5 份； La2O3 2 份； Y2Oi 3 份。3. 根据权利要求1或2所述的一种森林防火阻燃复合材料，其特征在于，所述的高亲水 材料为淀粉和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种的组合物。4. 根据权利要求1或2所述的一种森林防火阻燃复合材料，其特征在于，所述的高温膨 胀材料为聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺中的一种或几种的组合物。5. 权利要求1所述一种森林防火阻燃复合材料，其特征在于，包括以下步骤： 将聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺按一定的顺序和配比混合，装入球磨罐中，用玻璃 棒搅拌均匀，然后放入适量钢珠，加盖拧紧后，将球磨转速调至120r/min，研磨Ih，制得高温 膨胀材料。再将高亲水材料、Ce(H0)4、La 203、Y203按比例放入前述球磨罐中，用玻璃棒搅拌均 匀，并将转速调至80r/min，研磨1.5h。最后过筛(40μπι)、装罐，得到一种森林防火阻燃复合 材料。
【文档编号】C08K5/3492GK106003313SQ201610331738
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】焦钰, 蒋中国, 陶明, 罗茜, 黄海燕, 张万明, 王泽刚, 杨勇勋
【申请人】西昌学院