增強阻燃處理改善柳杉木材的性能研究

總結(jié)美國阻燃處理木材的規(guī)范與標準,介紹美國主要阻燃處理木材生產(chǎn)商的阻燃木材產(chǎn)品,分析主要阻燃劑的配方及合成工藝、處理木材的工藝與技術(shù)特點,為國內(nèi)阻燃處理木材行業(yè)的技術(shù)發(fā)展提出建議。

用毛細管氣相色譜法對日本柳杉木材邊材炭化得到的木醋液中的37種成分進行定性和定量分析。結(jié)果表明,醇類、酮類、羧酸類、呋喃類、苯酚類及愈創(chuàng)苯酚類是其主要成分。用溶劑萃取-硅膠柱層析法進一步分離處理木醋液,純化出炭化過程中產(chǎn)生的手性脫水內(nèi)醚糖-左旋葡聚糖(lga,1,6-脫水-β-d-葡萄糖),但其不能被毛細管氣相色譜法檢測出。從150ml木醋液中可分離純化出60.5mglga。另外,對木醋液中主要成分的生成路線也進行了分析和討論。

選用新型木材阻燃劑slb對馬尾松和南洋楹兩種木材進行了阻燃處理,并用氧指數(shù)法和木垛法對處理后木材的阻燃性能進行了測試。結(jié)果表明:用slb阻燃劑處理木材,載藥量達到40kg/m3以上時,阻燃性能達到相關(guān)標準的要求,阻燃效果隨著載藥量的增大而增強。在載藥量相近時,南洋楹木材比馬尾松木材的阻燃效果顯著。

木材是廣泛應用的建筑材料,通過阻燃處理改善其性能使之能更安全和更有創(chuàng)造性地適合于多種用途。但是,正確進行此種處理關(guān)乎保護有價值的建筑物和人的生命,是值得強調(diào)的。建筑,設(shè)計和管理法規(guī)2007(construction,designandmanagementregulations2007)要求,一個建筑物發(fā)生火災和由此導致人身傷亡,法庭要了解該建筑選擇了何種防火措施,以及各有關(guān)方面是否進行了充分的聯(lián)系,以確認防火措施是適當?shù)摹，F(xiàn)在木材的阻燃處理必須符合新的歐洲標準en13501-1的euroclassb或c級。但是為了確認阻燃處理木材是合乎要求的,所選擇的供應商應能提供獨立的樹種專門報告和有確證的性能記錄。

0我國阻燃木質(zhì)材料及制品生產(chǎn)現(xiàn)狀經(jīng)過近20年的發(fā)展,我國阻燃木質(zhì)材料及制品生產(chǎn)得到了巨大的發(fā)展,但是除木質(zhì)防火門外,阻燃木材及其制品在我國建筑內(nèi)裝修上的應用尚未得到普及,目前絕大多數(shù)建筑內(nèi)裝修工程采用涂刷防火涂料對木材及人造板進行防火保護,與發(fā)達國家相比存在非常大的差距。主要問題是:

水杉木材受傷樹脂道的觀察

為改善速生材杉木木材的性質(zhì),實驗中先后用硫酸鋁和水玻璃溶液處理速生材杉木木材。浸入木材的鋁離子與硅酸根離子結(jié)合,在木材微纖絲間隙和管胞(或纖維)的胞腔中生成硫酸鋁沉淀,從而使木材中填充大量的無機物,得到杉木無機復合木材。無機復合木材的尺寸穩(wěn)定性顯著提高,抗收縮系數(shù)可達34.21,穩(wěn)定系數(shù)達80%以上。同時,復合木材除抗沖擊韌性略有下降外,其余如抗彎強度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強度及硬度等主要力學性能指標均明顯提高。

采用三聚氰胺甲醛樹脂輥壓浸注樺木單板,通過熱壓定型得到樹脂增強重組材。探討不同樹脂固體含量、輥壓壓榨率和熱壓壓力對板材吸水厚度膨脹率、靜曲強度、順紋抗拉強度、膠合強度等性能的影響。結(jié)果表明,樹脂固體含量50%、輥壓壓榨率20%、熱壓壓力2.0mpa時,重組材的物理力學性能指標綜合水平較佳。

采用錐形量熱儀法,評價木材阻燃劑frw的系列產(chǎn)品frw-c1和frw-c2的阻燃性能。結(jié)果表明,當熱輻射功率為50kw/m2時,frw-c1和frw-c2阻燃處理紅松的熱釋放速率、總熱釋放比紅松素材顯著降低,點燃時間、殘余物質(zhì)量分數(shù)和火災性能指數(shù)均比素材大幅提高,二者均能有效地降低木材燃燒時的熱釋放和發(fā)生強烈火災的潛在危險性,阻燃作用顯著。

鋼琴共振板是鋼琴最重要的部件之一,對鋼琴聲學品質(zhì)有決定性的影響。研究共振板振動特性對提高鋼琴產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。該文在分析鋼琴共振板基本振動理論的基礎(chǔ)上,得出了自由振動的頻率方程。并以俄羅斯遠東紅皮云杉、東北長白魚鱗云杉、西藏林芝云杉、美國西加云杉4個樹種共8塊共振板(每個樹種2塊)為研究對象,采用基于打擊音的快速傅立葉變換頻譜分析方法,測定了計算共振板彈性模量等參數(shù)所必須的(2,0)、(0,2)、(1,1)、(2,2)階振動頻率。應用自由振動頻率方程計算了共振板的彎曲剛度與扭轉(zhuǎn)剛度,進而計算共振板不同方向的動態(tài)彈性模量、縱波傳播速度。分析共振板振動特性與鋼琴聲學品質(zhì)主觀評價、客觀評價指標之間的關(guān)系得出,共振板y方向振動特性與鋼琴聲學品質(zhì)之間的關(guān)系比x方向顯著。隨著共振板的彈性模量與縱波傳播速度的增大,鋼琴聲學品質(zhì)提高,尤其是共振板y方向的彈性模量與縱波傳播速度值,對鋼琴聲學品質(zhì)影響顯著。這也說明了共振板y方向的振動特性參數(shù)檢測對于鋼琴聲學品質(zhì)評價的重要性。

以12年生中山杉和落羽杉胸高處木材為研究對象,利用纖維測定儀測定其管胞長度、寬度,采用圖像分析儀測定其管胞壁厚、壁腔比和各種組織比量,利用雙因素方差分析方法分析樹種因素、距髓心生長輪數(shù)對管胞形態(tài)和組織比量等特征的影響。中山杉木材的管胞長度、寬度、長寬比均值分別為2737.84μm、44.84μm和60.86,落羽杉木材的管胞長度、寬度、長寬比的均值分別為2698.52μm、43.44μm和61.51;中山杉木材的早材和晚材管胞弦向壁厚均值分別為5.91μm和7.57μm,落羽杉木材的早材和晚材管胞弦向壁厚均值分別為5.89μm和6.54μm;中山杉早材和晚材管胞壁腔比均值分別為0.15和0.35,落羽杉的早材和晚材壁腔比均值與中山杉的一致。雙因素方差分析的結(jié)果表明:除了中山杉晚材的管胞壁厚顯著大于落羽杉晚材的管胞壁厚之外,這兩個樹種其它管胞形態(tài)特征、各種組織比量的差異在0.05水平不顯著,該結(jié)果表明這兩種木材的解剖特征很接近;中山杉、落羽杉幼齡木材除了管胞早材的壁腔比、薄壁細胞組織比量在不同生長輪之間的差異在0.05水平不顯著之外,測試的其它特征在不同生長輪之間的差異在0.05水平具有顯著性。中山杉、落羽杉木材的解剖特征的徑向變異具有相同的規(guī)律:管胞長度、管胞寬度、弦向壁厚、管胞組織比量從髓心向樹皮都有逐漸增加的趨勢,而射線組織比量從髓心向樹皮有逐漸降低的趨勢,薄壁細胞比量較小,徑向變異也較小、沒有明顯的規(guī)律。

采用frw阻燃劑對杉木積成材進行了阻燃處理,用錐形量熱儀測定了不同載藥率下處理材與未處理材的阻燃性能.結(jié)果表明:在50kw/m2的熱輻射功率下,杉木積成材經(jīng)frw阻燃處理后,其熱釋放速率和總熱釋放量隨著載藥率的增大而減小,當載藥率為10.07%(質(zhì)量分數(shù))時,處理材的熱釋放速率和總熱釋放量比未處理材降低了約50%;與未處理材相比,處理材的點燃時間明顯延長,炭生成量明顯增加;frw阻燃處理杉木積成材的阻燃效果顯著.

木材及木塑復合材料的阻燃性能研究進展

收稿日期： 104 2009-12-03 木材及木塑復合材料的阻燃性能研究進展 researchprogressinfire-retardantofwood andwoodplasticcomposites 基金項目：國家自然科學基金項目(30871976)；湖南省優(yōu)秀博士學位論文獲得者科研項目(101-4058)(1)通訊聯(lián)系人 作者簡介：王梅(1985-)，女，河北冀州人，中南林業(yè)科技大學應用化學碩士研究生，主要從事阻燃材料研究。 wpm/49!op/4!)tvn/326* nbsdi!!3121 王梅，胡云楚 (1) wangmei，huyunchu (1) -中南林業(yè)科技大學應用化學研究所，湖南長沙410004 -instituteofappliedchemistry,central

綜述了木材阻燃改性研究進展,包括浸注法、噴涂法、貼面法、熱壓法、復合法、輻射法、超聲波法、離心轉(zhuǎn)動法、高能噴射法等木材阻燃處理技術(shù)與磷類阻燃劑、硼類阻燃劑、酚類阻燃劑、frw型阻燃劑等木材阻燃劑。

阻燃木材 用物理或化學方法提高木材抗燃能力的方法。目的是阻緩木材燃燒，以預防火災的發(fā)生， 或爭得時間，快速消滅已發(fā)生的火災。木材的碳氫化合物含量高，是易燃材料。迄今尚無使 木材在靠近火源時不燃燒的方法。木材阻燃的要求是降低木材燃燒速率。減少或阻滯火焰?zhèn)?播速度和加速燃燒表面的炭化過程。這對建筑、造船、車輛制造等工業(yè)部門至為重要。 概況公元前4世紀，古羅馬人已知用醋液,以后又用明礬溶液浸泡木材，以增強其抗燃性。 在古希臘、埃及和中國，也有用海水、明礬和鹽水浸漬，以提高木材阻燃性能的。但直到 15～16世紀，阻燃處理的方法都比較簡單。到17～18世紀才開始有獲得專利的阻燃劑和處 理方法。但木材阻燃作為工業(yè)技術(shù)則遲至19世紀末20世紀初才首先在歐美一些工業(yè)先進的 國家得到發(fā)展，并形成了阻燃處理工業(yè)。20世紀40年代，戰(zhàn)爭的需要加速了這一工業(yè)的發(fā) 展；50～60年

通過對木材的燃燒過程及影響因素的分析,闡述了木材的阻燃和防火機理,并介紹了幾種常用的木材阻燃劑的配方及特點,以及經(jīng)阻燃處理后木材的性能指標和防火性能的測試方法。

對20和30年生的柳杉木材物理力學性質(zhì)進行了測定和分析,測定指標主要包括密度、干縮性、濕脹性、吸水性、順紋抗壓強度、橫紋抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量和沖擊韌性。結(jié)果表明,柳杉木材的基本密度、氣干密度、全干密度、生材密度分別為0.4080、0.5030、0.4640和1.0020g/cm3,屬小級別;其差異干縮為1.6880,中等級別;順紋抗壓強度為43.200mpa,橫紋徑向和弦向全部抗壓強度分別為0.408和0.565mpa,抗彎強度和抗彎彈性模量分別為88.200和9505.0mpa,沖擊韌性為41.000kj/m2,除橫紋抗壓強度較低外,其余力學強度指標均屬低級別;木材綜合品質(zhì)系數(shù)為3221×105pa,品質(zhì)系數(shù)較高,屬高等級材。

用毛細管氣相色譜法對日本柳杉木材邊材炭化得到的木醋液中的37種成分進行定性和定量分析.結(jié)果表明,醇類、酮類、羧酸類、呋喃類、苯酚類及愈創(chuàng)苯酚類是其主要成分.用溶劑萃取-硅膠柱層析法進一步分離處理木醋液,純化出炭化過程中產(chǎn)生的手性脫水內(nèi)醚糖-左旋葡聚糖(lga,1,6-脫水-β-d-葡萄糖),但其不能被毛細管氣相色譜法檢測出.從150ml木醋液中可分離純化出60.5mglga.另外,對木醋液中主要成分的生成路線也進行了分析和討論.

采用plato水熱-常壓過熱蒸汽聯(lián)合熱處理工藝對云杉木材進行熱處理,對不同溫度水平處理前后云杉木材的順紋抗壓強度進行了測試。結(jié)果表明,未處理云杉木材的順紋抗壓強度為65.75mpa,經(jīng)130、145及160℃水熱-常壓過熱蒸汽熱處理后云杉木材的順紋抗壓強度分別為70.86、68.07和64.15mpa,并運用化學成分分析法對熱處理工藝對云杉木材順紋抗壓強度的影響進行了分析。

對油杉keteleeriafortunei木材的物理與力學性質(zhì)進行測定與比較,結(jié)果表明,油杉木材的氣干密度為0.576g·cm~(-3),全干密度為0.544g·cm~(-3),屬中密度木材。油杉木材的氣干徑向、弦向和體積干縮系數(shù)分別為4.408%、3.272%和7.892%,氣干差異干縮為1.347,油杉木材具有不易開裂和變形的特征。油杉木材的抗彎強度、順紋抗壓強度分別為92.701、57.217mpa,端面、弦面和徑面硬度分別為4635.9、3420.8和3606.8n,其抗彎強度、順紋抗壓強度和硬度均屬中等。50年生油杉木材的物理力學性質(zhì)優(yōu)于22年生馬尾松pinusmassoniana、濕地松pinuselliottii和28年生杉木cunninghamialanceolata、禿杉taiwaniacryptomerioides。

對福建省引種的24年生巒大杉的木材物理力學性質(zhì)進行檢測,結(jié)果表明:巒大杉木材的氣干密度為0.344g/cm3、弦向全干干縮率6.020%、弦向濕脹性6.440%、吸水性237.810%、順紋抗壓強度6.004mpa、抗彎彈性模量7250.810mpa、抗彎強度59.840mpa、順紋抗拉強度62.800mpa;巒大杉的材質(zhì)與杉木相近,應用方面可參考杉木,在木構(gòu)件加工時,其安全系數(shù)可使用杉木的量值。