木材作为一种用途广泛、可持续的建筑材料，自古以来就在人类文明中发挥着举足轻重的作用。无论是传统的农村建筑方法还是现代的创新技术，都扩大了木材在不同地区和环境条件下的应用。然而，木材本身容易燃烧，这给消防安全带来了很大的挑战。因此，迫切需要探索有效的木材防火解决方案。目前，主要有两种方法可以降低木质材料的火灾风险。第一种方法是在人造板材中添加阻燃剂，以提高木材的阻燃性。但这种方法可能会带来一些问题，如增加成本、对环境造成影响、增加碳排放，以及可能改变木材本身的特性。第二种方法是在木材表面涂覆防火涂层。这种方法只作用于木材的外部，不会影响其内部结构，已被广泛应用于现代木结构建筑中。
根据其粘合剂成分，防火涂层分为有机和无机两种类型。有机防火涂层在满足木材防火要求方面面临挑战。主要原因是当温度达到400°C时，有机涂层燃烧形成的炭化层开始吸收氧气，引发化学反应，这会减少它们在中高温火灾防护中的效果。相比之下，有机-无机复合陶瓷涂层即使在超过800°C的高温下也能形成稳定的炭化层，为木材提供更有效的隔热和更好的保护。
层状结构的引入对提高涂层的性能起着至关重要的作用。通过构建多层结构，材料的化学和热稳定性得到了显著提高，极大拓宽了此类涂层在高性能和功能材料领域的潜在应用。
近期，东北林业大学宋永明/房轶群团队联合华南农业大学王清文团队通过多层涂覆工艺，成功制备了一种新型有机-无机复合陶瓷膨胀型阻燃涂层。
首先，将烯丙基缩水甘油醚改性的氨基树脂（PMFG）与单宁酸（TA）和植酸（PA）反应，合成含氮磷有机涂层树脂（PTP）；然后将玻璃粉（GPs）和二氧化硅颗粒（SiO2）添加到PTP树脂中，制得有机-无机复合涂层；最后按特定顺序将其均匀涂覆在木材表面。
涂覆该涂层的木材极限氧指数（LOI）达到49.8%，达到UL 94 V-0阻燃等级。与纯PTP涂层相比，该阻燃涂层的总热释放量（THR）、总烟生成量（TSP）和一氧化碳生成速率（Pco）分别降低78.77%、78.88%和41.67%。因此，本研究为提高现代建筑中木材的消防安全提供了一种经济有效的解决方案，极大扩大了木材在现代建筑中的使用。
PTP树脂合成路线（R1为TA对应的基团；R2为PA对应的基团）。
(a) PTP/GPs、PTP/GPs/SiO2制备示意图；(b)涂装流程图。
相关研究成果以“A novel organic-inorganic hybrid ceramicizable intumescent coating for wood fire protection”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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