增強(qiáng)阻燃處理改善柳杉木材的性能研究

總結(jié)美國(guó)阻燃處理木材的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),介紹美國(guó)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(diǎn),為國(guó)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(xì)管氣相色譜法對(duì)日本柳杉木材邊材炭化得到的木醋液中的37種成分進(jìn)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(jìn)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(xì)管氣相色譜法檢測(cè)出。從150ml木醋液中可分離純化出60.5mglga。另外,對(duì)木醋液中主要成分的生成路線也進(jìn)行了分析和討論。

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

木材是廣泛應(yīng)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(jìn)行此種處理關(guān)乎保護(hù)有價(jià)值的建筑物和人的生命,是值得強(qiáng)調(diào)的。建筑,設(shè)計(jì)和管理法規(guī)2007(construction,designandmanagementregulations2007)要求,一個(gè)建筑物發(fā)生火災(zāi)和由此導(dǎo)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(jìn)行了充分的聯(lián)系,以確認(rèn)防火措施是適當(dāng)?shù)摹，F(xiàn)在木材的阻燃處理必須符合新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)en13501-1的euroclassb或c級(jí)。但是為了確認(rèn)阻燃處理木材是合乎要求的,所選擇的供應(yīng)商應(yīng)能提供獨(dú)立的樹種專門報(bào)告和有確證的性能記錄。

0我國(guó)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(guó)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(guó)建筑內(nèi)裝修上的應(yīng)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(duì)木材及人造板進(jìn)行防火保護(hù),與發(fā)達(dá)國(guó)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(shí)驗(yàn)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(jī)物,得到杉木無機(jī)復(fù)合木材。無機(jī)復(fù)合木材的尺寸穩(wěn)定性顯著提高,抗收縮系數(shù)可達(dá)34.21,穩(wěn)定系數(shù)達(dá)80%以上。同時(shí),復(fù)合木材除抗沖擊韌性略有下降外,其余如抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強(qiáng)度及硬度等主要力學(xué)性能指標(biāo)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(qiáng)重組材。探討不同樹脂固體含量、輥壓壓榨率和熱壓壓力對(duì)板材吸水厚度膨脹率、靜曲強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度、膠合強(qiáng)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(shí),重組材的物理力學(xué)性能指標(biāo)綜合水平較佳。

采用錐形量熱儀法,評(píng)價(jià)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(dāng)熱輻射功率為50kw/m2時(shí),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(diǎn)燃時(shí)間、殘余物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和火災(zāi)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(shí)的熱釋放和發(fā)生強(qiáng)烈火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)性,阻燃作用顯著。

鋼琴共振板是鋼琴最重要的部件之一,對(duì)鋼琴聲學(xué)品質(zhì)有決定性的影響。研究共振板振動(dòng)特性對(duì)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(dòng)理論的基礎(chǔ)上,得出了自由振動(dòng)的頻率方程。并以俄羅斯遠(yuǎn)東紅皮云杉、東北長(zhǎng)白魚鱗云杉、西藏林芝云杉、美國(guó)西加云杉4個(gè)樹種共8塊共振板(每個(gè)樹種2塊)為研究對(duì)象,采用基于打擊音的快速傅立葉變換頻譜分析方法,測(cè)定了計(jì)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(dòng)頻率。應(yīng)用自由振動(dòng)頻率方程計(jì)算了共振板的彎曲剛度與扭轉(zhuǎn)剛度,進(jìn)而計(jì)算共振板不同方向的動(dòng)態(tài)彈性模量、縱波傳播速度。分析共振板振動(dòng)特性與鋼琴聲學(xué)品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)、客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系得出,共振板y方向振動(dòng)特性與鋼琴聲學(xué)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(xué)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(duì)鋼琴聲學(xué)品質(zhì)影響顯著。這也說明了共振板y方向的振動(dòng)特性參數(shù)檢測(cè)對(duì)于鋼琴聲學(xué)品質(zhì)評(píng)價(jià)的重要性。

以12年生中山杉和落羽杉胸高處木材為研究對(duì)象,利用纖維測(cè)定儀測(cè)定其管胞長(zhǎng)度、寬度,采用圖像分析儀測(cè)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(zhǎng)輪數(shù)對(duì)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(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比均值分別為2737.84μm、44.84μm和60.86,落羽杉木材的管胞長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)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(gè)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(xì)胞組織比量在不同生長(zhǎng)輪之間的差異在0.05水平不顯著之外,測(cè)試的其它特征在不同生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shì),而射線組織比量從髓心向樹皮有逐漸降低的趨勢(shì),薄壁細(xì)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(duì)杉木積成材進(jìn)行了阻燃處理,用錐形量熱儀測(cè)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(dāng)載藥率為10.07%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),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(diǎn)燃時(shí)間明顯延長(zhǎng),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(fù)合材料的阻燃性能研究進(jìn)展

收稿日期： 104 2009-12-03 木材及木塑復(fù)合材料的阻燃性能研究進(jìn)展 researchprogressinfire-retardantofwood andwoodplasticcomposites 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30871976)；湖南省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獲得者科研項(xiàng)目(101-4058)(1)通訊聯(lián)系人 作者簡(jiǎn)介：王梅(1985-)，女，河北冀州人，中南林業(yè)科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)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(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所，湖南長(zhǎng)沙410004 -instituteofappliedchemistry,central

綜述了木材阻燃改性研究進(jìn)展,包括浸注法、噴涂法、貼面法、熱壓法、復(fù)合法、輻射法、超聲波法、離心轉(zhuǎn)動(dòng)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(xué)方法提高木材抗燃能力的方法。目的是阻緩木材燃燒，以預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生， 或爭(zhēng)得時(shí)間，快速消滅已發(fā)生的火災(zāi)。木材的碳?xì)浠衔锖扛?，是易燃材料。迄今尚無使 木材在靠近火源時(shí)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(duì)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(jì)，古羅馬人已知用醋液,以后又用明礬溶液浸泡木材，以增強(qiáng)其抗燃性。 在古希臘、埃及和中國(guó)，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(jì)，阻燃處理的方法都比較簡(jiǎn)單。到17～18世紀(jì)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(jì)末20世紀(jì)初才首先在歐美一些工業(yè)先進(jìn)的 國(guó)家得到發(fā)展，并形成了阻燃處理工業(yè)。20世紀(jì)40年代，戰(zhàn)爭(zhēng)的需要加速了這一工業(yè)的發(fā) 展；50～60年

通過對(duì)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(jī)理,并介紹了幾種常用的木材阻燃劑的配方及特點(diǎn),以及經(jīng)阻燃處理后木材的性能指標(biāo)和防火性能的測(cè)試方法。

對(duì)20和30年生的柳杉木材物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定和分析,測(cè)定指標(biāo)主要包括密度、干縮性、濕脹性、吸水性、順紋抗壓強(qiáng)度、橫紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)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(jí)別;其差異干縮為1.6880,中等級(jí)別;順紋抗壓強(qiáng)度為43.200mpa,橫紋徑向和弦向全部抗壓強(qiáng)度分別為0.408和0.565mpa,抗彎強(qiáng)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(qiáng)度較低外,其余力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)均屬低級(jí)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(jí)材。

用毛細(xì)管氣相色譜法對(duì)日本柳杉木材邊材炭化得到的木醋液中的37種成分進(jìn)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(jìn)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(xì)管氣相色譜法檢測(cè)出.從150ml木醋液中可分離純化出60.5mglga.另外,對(duì)木醋液中主要成分的生成路線也進(jìn)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(duì)云杉木材進(jìn)行熱處理,對(duì)不同溫度水平處理前后云杉木材的順紋抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,未處理云杉木材的順紋抗壓強(qiáng)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(qiáng)度分別為70.86、68.07和64.15mpa,并運(yùn)用化學(xué)成分分析法對(duì)熱處理工藝對(duì)云杉木材順紋抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析。

對(duì)油杉keteleeriafortunei木材的物理與力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)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(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)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(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度和硬度均屬中等。50年生油杉木材的物理力學(xué)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(duì)福建省引種的24年生巒大杉的木材物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),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(qiáng)度6.004mpa、抗彎彈性模量7250.810mpa、抗彎強(qiáng)度59.840mpa、順紋抗拉強(qiáng)度62.800mpa;巒大杉的材質(zhì)與杉木相近,應(yīng)用方面可參考杉木,在木構(gòu)件加工時(shí),其安全系數(shù)可使用杉木的量值。