水玻璃阻燃实验的改进投中化参20116.doc

发表期刊：《中学化学教学参考》 2011年第10期
水玻璃阻燃实验的改进
但世辉 陈莉莉
（襄阳东风中学 湖北 襄阳 441004）
摘要：通过二次浸渍法的使用以及对水玻璃阻燃剂的改进，有效地增强了木材的阻燃性能，延长了阻燃时间。
关键词：水玻璃；阻燃；二次浸渍法；过渡金属离子

一、问题的提出
人教版普通高中课程标准实验教科书（化学1·必修）77页介绍了如下实验：
[实验4—2]取两根小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和饱和Na2SiO3溶液中，使之充分吸湿浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察现象[1]。
在此实验的演示过程中也能观察到阻燃现象，但持续时间不长，之后又会着火，究其原因在于普通的操作并不能达到实验中的关键点，即“使之充分吸湿、浸透”。笔者通过查阅文献和反复实验，对此实验作了如下改进。
二、实验的改进
1.对木条的处理
为了使阻燃剂（饱和Na2SiO3溶液）在木条中“充分吸湿、浸透”，可将木条在沸水中加热预处理一小时，取出在70℃条件下烘干，备用。此步操作是对木条的第一次浸渍。
2.对阻燃剂的处理
在饱和Na2SiO3溶液中加入一定浓度（非饱和）的可溶性金属离子盐溶液，最好使用过渡金属离子的盐溶液，比如ZnSO4溶液（无色，不影响实验效果），快速搅拌混合，放置一段时间，过滤，将滤液置于80℃的水浴中，再将木条放入。此步操作是对木条的第二次浸渍。
三、实验的说明
经过沸水和阻燃剂水溶液的二次浸渍处理可以使木条获得更好的阻燃性能，无燃烧的现象可持续时间更长，其主要原因在于：
在木材燃烧的过程中会有大量的剩炭生成，二次浸渍之后，阻燃剂能够更深地进入木材内部，更好地包覆在木材剩炭的表面，使木材剩炭变得更坚硬，热稳定性更高，阻燃性能更好。同时，由于过渡金属离子盐溶液的加入会发生如下反应[2]：
Zn2++H2SiO42-(水合硅酸根离子)＝ZnH2SiO4↓
ZnH2SiO4 ZnSiO3+H2O
生成的过渡金属盐ZnSiO3和Na2SiO3的混合物还可以在高温下形成熔融性的熔体覆盖在剩炭表面，隔绝热量和可燃性气体的逸出同时避免了氧气的进入[3]。这种障碍作用比单一使用Na2SiO3的效果更好，因此能提高了木材的阻燃性能。
参考文献
[1] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007:77.
[2] 孟庆珍，胡鼎文，程泉寿等.无机化学（下册）[M]. 北京：北京师范大学出版社，1998:1022～1023.
[3] 武伟红，屈红强等.硅酸盐阻燃木材的阻燃性能和热性能研究[J].化学工程师.2010,(10):11.