竹制脚踏板防火作用

竹材可制作人造板、竹炭、竹醋液及竹纤维等。竹材作为建筑材料具有成本低廉、安全舒适、经久耐用、有利于可持续发展及环保等优点。竹子是一种天然高分子化合物，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，含有碳、氢、氧等元素，这些元素以能量较低的共价键结合，如果外界提供足够的热能，竹材就会分解产生竹炭和木煤气等易燃物质。在建筑中使用的竹材、竹件大多暴露在空气中，遇到火源很容易着火，且火焰蔓延速度很快。2010年11月1S日，上海胶州路一栋高层公寓起火，造成了58人遇难、71人受伤的特大事故，其火势迅速蔓延并难以控制的主要原因即为建筑物脚手架上的尼龙织网和竹制脚踏板极易燃烧。因此，有必要对竹材或竹制产品进行相应的阻燃处理。目前，国内外在木材阻燃方面已有较深入的研究，但在竹材防火阻燃方面的研究还很少。笔者利用自制硅溶胶和铝溶胶等无机阻燃体系对建筑施工中常用的竹制脚踏板进行防火阻燃研究，以期使竹片具有较好的防火阻燃性能，从而降低建筑施工过程中竹制脚踏板起火燃烧的可能性。

1试验部分

1．1试验原材料

硅酸钠(CP)，铝酸钠(CP)，盐酸(CP)，建筑用于竹片脚踏板制成的竹条(100mm×5mm×10ram)。

1．2阻燃体系的配制

硅溶胶(铝溶胶)的制备：称取一定质量的硅酸钠(铝酸钠)置于1000mL烧杯中，加适量的水，磁力搅拌至充分溶解，然后在搅拌状态下滴加适量盐酸，制得硅溶胶(铝溶胶)体系。

1．3竹片的阻燃处理

常压条件下样品的处理：将在烘箱中11O℃干燥72h的竹片样品浸没在硅溶胶(铝溶胶)中，浸渍一定时间后将样品取出，干燥。减压条件下样品的处理：利用循环水真空泵，先将烘干的竹条置于抽滤瓶中真空(0．097MPa)处理30min，然后迅速向抽滤瓶中加入硅溶胶，继续抽真空处理一定时间，取出样品，干燥。

1．4样品载药率(R)的计算

载药率：竹片经阻燃处理、干燥后质量增加的百分数为载药率，计算见式(1)。R一(W，一W)／w×100(1)式中：w为阻燃处理前竹片的质量；W为阻燃处理、干燥后竹片的质量。

1．5样品氧指数的测定

利用HC一2型氧指数测定仪对阻燃处理后的竹片进行氧指数测定。

2结果讨论与分析

2．1不同阻燃体系对竹片阻燃效果的影响

分别制备HSiO和A1(OH)。质量分数为10的硅溶胶体系和铝溶胶体系，然后将1l0℃干燥72h的竹片在上述硅溶胶或铝溶胶体系中于常压下浸渍4h，取出称量，再放人烘箱中于100℃干燥24h，称量并记录不同干燥时间后样品的质量。干燥过程中样品质量随时间的变化，见图1所示。由图1可见，硅溶胶处理的竹片干燥1h后基本达到恒重，而铝溶胶处理的竹片干燥8h后才基本达到恒重，说明样品中浸注的硅溶胶和铝溶胶在干燥过程中的失水速率不同。硅溶胶的胶团结构，如图2所示，硅溶胶中的水通常以3种形态存在：

(1)自由水，在加热到约110C之前完全失去；

(2)吸附水，在加热到14O～220。C时失去；

(3)结构水，在加热到400～700。C时失去。铝溶胶的胶团结构，如图3所示。铝溶胶受热时，在2O～500℃会持续脱水失重，包括脱去分子水(低温)和结构水(高温)。可见，硅溶胶和铝溶胶在受热时的脱水过程不同。

2．2浸注压力对竹片阻燃效果的影响

先将1]0。C干燥72h的竹片置于抽滤瓶中抽真空(0．097MPa)处理30min，然后迅速向抽滤瓶中加入含1OHSiO的硅溶胶，继续抽真空处理4h，取出样品，称量，再放入烘箱中于100℃干燥24h，称量并记录不同干燥时间后样品的质量，结果如图4所示。图4表明，真空条件下硅溶胶浸注竹片的失重大于常压下浸注竹片的失重，说明真空条件下浸入到竹片内部的硅溶胶和水较多，因此得到的样品干燥至恒重的时间(8h)要明显长于常压条件下制备样品的时间(1h)。{煤叫IJh图4干燥过程中样品质量随时间的变化常压和真空条件下浸注竹片的性质如表2所示。由表2可见，不同压力条件下制备的样品中硅溶胶的脱水率基本相同，但在真空条件下制备样品的载药率为1．38，高于常压条件下制备样品的载药率(0．61)，这是由于真空处理时竹片内部的空气减少，形成负压，有利于硅溶胶的渗入。另外，真空条件下所到样品在100。C干燥24h后，氧指数为29，高于常压条件下制备样品的氧指数(25)。

2．3HSiO含量对竹片阻燃效果的影响

设计配制了不同HSiO含量的硅溶胶体系，按2．2中的试验步骤用制备的硅溶胶对竹片进行阻燃浸注处理。所得样品在干燥过程中质量随时问的变化，见图5所示。从图5可见，不同HSiO含量的硅溶胶浸注竹片的干燥规律基本相同，均需干燥约8h才能达到恒重，但浸注在竹片中的硅溶胶的脱水率随硅溶胶中HSiO质量分数升高而呈下降趋势，见表3。在试验研究范围内，样品的载药率随硅溶胶中HSiO质量分数升高而增加，其氧指数也呈现递增趋势，表明硅溶胶中HSiO的含量越高，所得样品的防火阻燃性越强。

3结论

(1)在对竹片进行阻燃浸注处理时，硅溶胶比铝溶胶具有更强的渗透能力，能够更好地渗入到竹片的内部；

(2)真空条件下对竹片进行阻燃浸注处理有利于提高其载药率和氧指数，可提高竹片的防火阻燃性能；

(3)竹片浸注硅溶胶的时间越长，其载药率和氧指数越高，即其防火阻燃性能越好；

(4)硅溶胶体系中HSiO的含量越高，用其浸渍竹片所得样品的载药率和氧指数越高，防火阻燃性越强；

(5)竹片在浸注硅溶胶前的不同处理方式及阻燃样品的不同处理方式对样品的载药率和氧指数均有较大的影响；

(6)阻燃处理前将竹片进行抽真空脱气处理，再在真空条件下进行硅溶胶浸注，然后室温干燥，这样得到的样品具有较高的载药率和氧指数，防火阻燃性能较强；

(7)经过硅溶胶阻燃处理的竹片在清水中浸泡一段时间后，阻燃组分会有少量流失，但最终的样品仍具有较好的防火阻燃性能。