纳米POSS基有机-无机阻燃木材的制备及阻燃机理

Functional nomomers will be synthesized in terms of the molecular structure design, and applied to modify nano POSS organic-inorganic materials. The fire retardant wood will be prepared with the POSS material.By evaluation the structure and properties of flame retardant modified wood, the effectiveness and rationality of this kind of flame retardant POSS base materials will be demonstrated. And the proportion of flame retardant functional monomer and nano POSS organic-inorganic material and synthesis process conditions will be determined.Based on investigation the modified flame retardant properties of wood and other comprehensive performances, the nano POSS organic-inorganic modification mechanism of wood will be clarified and flame retardant mechanism will be revealed. The organic-inorganic flame retardant modification process will be established.Our research will provide the scientific basis and practical methods for the realization and application of the nano POSS organic-inorganic wood modification. The research results will promote environmental protection green flame retardant wood material and play an important role in the development and application.

本项目以纳米POSS有机-无机材料为基体，利用阻燃单体对其进行修饰，制备阻燃单纳米POSS基有机-无机材料，用其对木材进行改性制备纳米POSS基有机-无机阻燃木材。通过阻燃改性木材的结构和性能的检验，验证这种阻燃纳米POSS基材料构建的有效性和合理性，确定阻燃功能性单体和纳米POSS的复合修饰比例及合成工艺条件，提出构建规律。通过对改性木材的阻燃性能及其他综合性能的研究，阐明纳米POSS基有机-无机物对木材改性作用机制，揭示改性阻燃及抑烟机理。建立木材有机-无机阻燃改性工艺，为实现纳米POSS基木材有机-无机改性和应用提供科学依据和切实可行的方法。研究成果对促进环保绿色阻燃木质材料的开发和应用具有重要作用。

木质材料的独特的加工性能和优良的环境学特性广泛应用于建筑和室内装饰中，成为日常生活中重要的家装和建筑材料。然而，木质材料属于易燃材料，一旦发生火灾，火势会迅速蔓延，产生大量热能和烟气，会对人体和社会造成危害。因此对木质材料进行阻燃改性十分必要。聚倍半硅氧烷结构中R基可以进行化学修饰和功能化，为设计合成新型的杂化材料提供了一条便利的途径。纳米POSS基有机-无机阻燃剂的结构构筑、阻燃木材的制备以及多阻燃元素阻燃协同结构与木材阻燃性的构效关系是要解决的科学问题。本项目成功设计构筑了纳米POSS基阻燃剂，设计合成并确定了新型纳米POSS基Si, P, N阻燃元素协同复合的阻燃剂的合成工艺，实现了纳米POSS基有机-无机阻燃剂的合成、表征以及阻燃木材的制备。研究表明新型纳米POSS基有机-无机阻燃剂在不影响木质材料强度，同时能够有效降低木材燃烧热释放，抑制烟气释放，验证了POSS基体与阻燃元素修饰协同阻燃的有效性。研究了纳米POSS基阻燃剂结构与阻燃木材性能的构效关系，为今后纳米POSS基硅、磷、氮多阻燃元素有机-无机阻燃剂的设计合成及阻燃木质材料的制备供理论依据和实验基础。本项目主要研究成果：在国内外期刊发表论文4篇，其中SCI论文2篇，EI论文1篇，国内核心期刊论文1篇；申请国内专利2项；培养硕士研究生4名。