用CONE法研究木材阻燃剂FRW的阻燃性能

利用锥形量热仪 (CONE)系统地测定了新型木材阻燃剂FRW的阻燃性能 ,讨论了FRW对阻燃木材在燃烧时的热释放、质量变化及耐点燃性的影响 ,并与Dricon阻燃剂进行了对比。结果表明 ,在 5 0kW·m2 的热辐射功率下 ,FRW阻燃处理木材的热释放速率 (RHR)和总热释放量 (THR)随FRW载药率的升高而降低 ,至载药率达到 10 %左右时 ,RHR及THR降低为未处理木材的 5 0 %左右 ,并且降低的趋势明显变缓 ;FRW与Dri con阻燃木材的有效燃烧热 (EHC)曲线基本重合 ,说明二者的阻燃机理类似 ;FRW阻燃木材的质量损失速率(MLR)曲线与RHR曲线相似 ,失重和热释放主要发生在有焰燃烧阶段 ;FRW阻燃处理能显著提高木材燃烧时的成炭率 ,但对木材的点燃时间影响不大 ;FRW与Dricon的阻燃效力相当 ,属高效木材阻燃剂。     

用热分析法研究木材阻燃剂FRW的阻燃机理

采用热重(TG)、微商热重(DTG)和差热(DTA)分析法,对木材阻燃剂FRW及其主要组分硼酸和磷酸脒基脲(GUP)、硼酸处理紫椴木材(BZ)、GUP处理紫椴木材(GZ)、FRW处理紫椴木材(FZ)以及未处理紫椴木材(UZ)进行了系统的热解行为研究。TG和DTG分析结果表明,当FRW受热达到分解温度时,其组分的热分解是独立的：硼酸在95和160℃依次分解为偏硼酸和三氧化二硼,GUP在180、285和385℃依次分解为聚磷酸胍(GPP)、聚磷酸铵(APP)和多聚磷酸(PPA)。用阻燃剂FRW及其组分处理的木材,其热解均不同于传统的木材热解模式,其中,BZ在较低的温度下(约165℃)即发生明显的失重,说明硼酸的阻燃机理除了传统理论认为的物理覆盖作用以外尚存在化学催化作用(催化脱水);GUP处理使紫椴木材的最大失重速率出现的温度从375℃(uz)降到314℃(GZ),同时失重率也显著降低,而成炭率升高;FZ的失重率低于其他处理材。此外,与各种药剂TG曲线之间的相互关系不同,FZ曲线不等于BZ曲线与GZ曲线的简单加和,这3条曲线相互交叉,预示着GUP与硼酸之间存在阻燃协同作用。DTA分析支持了上述结果。此外,BZ的DTA曲线在约425℃产生一个放热峰,说明硼酸的分解产物可能在高温下催化木材热解产物的芳构化。     

用CONE法研究木材阻燃剂FRW的抑烟性能

采用锥形量热仪 (CONE)法系统地测定了新型木材阻燃剂FRW的抑烟性能 ,讨论了FRW对木材燃烧时发烟及烟气毒性的影响 ,并与Dricon阻燃剂进行了对比。结果表明 ,当热辐射功率为 5 0kW·m- 2 时 ,FRW阻燃处理木材的烟化率SR、比消光面积SEA、二氧化碳浓度CO2 及二氧化碳产率YCO2 比未处理木材显著降低 ;FRW阻燃处理对木材燃烧时一氧化碳的生成元显著影响 ;FRW与Dricon均具有很强的抑烟作用 ,二者的抑烟效力相当     

木材阻燃剂FRW的阻燃机理

在综合分析热分析法、锥形量热仪法和FTIR法获得的FRW阻燃机理研究结果并吸收木材阻燃机理研究现有成果的基础上,推导进而提出了木材阻燃剂FRW的阻燃机理。其主要内容是:1)FRW阻燃木材受热时,阻燃剂FRW分解产生不燃性气体和不挥发的酸性熔融物质,具有降低体系温度和氧气浓度及屏蔽热辐射的作用,降低了木材的热解速度;2)FRW的组分硼酸和GUP的酸性分解产物催化木材脱水、降解,以及木材热解产物的缩合、聚合、芳构化等反应,能改变木材的热解途径并使其向着有利于炭化的方向变化,FRW显著的催化成炭作用,使阻燃木材的燃烧放热量大大降低,这是FRW阻燃机理的主要方面;3)硼酸与GUP起阻燃作用的温度和方式不同,并且有相互补充的作用,因而表现出阻燃协同效应。     

用FTIR法研究木材阻燃剂FRW的阻燃机理

采用FTIR显微分析技术,对FRW阻燃处理红松木材限制燃烧固相产物的结构进行分析;采用GC-FTIR联机分析方法,对经FRW阻燃剂及其主要组分处理的紫椴木材试样的热解挥发性产物进行分析和鉴定;讨论FRW阻燃处理木材的热解炭化过程、阻燃剂的作用以及热解产物的结构特点。结果表明:FRW阻燃木材受热时,随着温度的升高,在FRW及其分解产物的催化下,木材逐步发生聚糖脱水、半纤维素脱乙酸、聚糖降解、木质素降解、木材热解产物聚合、脂肪族聚合物脱氧及芳构化等反应,最终炭化;FRW阻燃剂改变了木材的热解途径,并且显著降低了挥发性有机化合物的生成量。     

锥形量热仪法研究FRW系列阻燃剂的抑烟性能

采用锥形量热仪法,对FRW系列木材阻燃剂产品FRW-C1和FRW-C2的抑烟性能进行了评价。结果发现:FRW-C1和FRW-C2阻燃处理木材的烟比率、比消光面积、CO2质量分数及产生速率,均比未处理木材显著降低;二者均能有效地降低木材燃烧时的烟浓度和烟释放量,而对木材燃烧时的CO释放无显著影响。     

落叶松木材的FRW阻燃处理技术

研究采用真空加压法、以新型木材阻燃剂ＦＲＷ对难以浸注处理的落叶松木材进行阻燃处理。结果表明，在压力为１．４ＭＰａ、加压时间为１８０ｍｉｎ、前后真空度均为０．０９８ＭＰａ、前真空时间为３０ｍｉｎ及后真空时间为１５ｍｉｎ的工艺条件下，能初步实现落叶松木材的有效处理。     

FRW阻燃刨切薄竹的阻燃特性

采用FRW阻燃剂对刨切薄竹进行阻燃处理,用锥形量热仪(CONE)测定不同载药率下处理材与未处理材的阻燃性能。结果表明: 在25 kW·m^-2的热辐射功率下,刨切薄竹经FRW阻燃处理后,热释放速率、总热释放量和总烟释放量随着载药率的增大而减小,处理材在燃烧过程中不会出现较高火焰的燃烧过程; 处理材与未处理材相比,点燃时间延长,残余物质量增加; FRW阻燃处理刨切薄竹的阻燃和抑烟效果明显。     

FRW阻燃桦木胶合板的性能研究

选用东北林业大学木材科学与应用技术研究所研制的专利产品——新型FRW木材阻燃剂处理桦木单板,用以研制阻燃性能优异的FRW阻燃桦木胶合板,并对其各项物理力学性能和阻燃性能进行了测试。研究结果表明:FRW阻燃桦木胶合板的物理力学性能可达到国家标准GB 9846.4—88《胶合板 普通胶合板通用技术条件》的规定,阻燃性能达到日本标准JISD1322-77中规定的难燃一级品的标准和国家标准GA/T42.1《阻燃木材燃烧性能试验方法—木垛法》中的规定的阻燃木材标准。     

木材阻燃的回顾与展望

综合论述了木材阻燃处理的国内外现状,并提出其今后发展趋势。     

PS-10对松香的浅色化作用机理初探

研究了浅色剂PS-10对松香的浅色作用机理。对反应前后松香物理指标及其化学组成分析发现：随着PS-10用量增加、反应温度升高或反应时间延长，松香颜色变浅。加入PS-10反应后松香的枞酸型树脂酸含量由70．6％下降至18．8％，去氢枞酸从7．3％增加至30．6％，二氢树脂酸从0增加至12．2％。结果表明，PS-10对松香歧化反应起了催化剂的作用。同时，PS-10在松香脱色过程中，发挥了抗氧剂的作用，它的抗氧活性表现在酚羟基和硫原子上，酚羟基具有捕捉游离基的功能，而硫醚可以分解氢过氧化物，因而表现出分子内协同作用。     

PS-10对松香的浅色化作用机理初探

研究了浅色剂PS-10对松香的浅色作用机理.对反应前后松香物理指标及其化学组成分析发现随着PS-10用量增加、反应温度升高或反应时间延长,松香颜色变浅.加入PS-10反应后松香的枞酸型树脂酸含量由70.6%下降至18.8%,去氢枞酸从7.3%增加至30.6%,二氢树脂酸从0增加至12.2%.结果表明,PS-10对松香歧化反应起了催化剂的作用.同时,PS-10在松香脱色过程中,发挥了抗氧剂的作用,它的抗氧活性表现在酚羟基和硫原子上,酚羟基具有捕捉游离基的功能,而硫醚可以分解氢过氧化物,因而表现出分子内协同作用.     

α－蒎烯等离子体聚合反应机理研究

应用ＧＣ－ＭＳ、ＰＧＣ－ＭＳ、ＥＳＲ和ＩＲ等分析方法测定了α－蒎烯等离子体聚合过程中气相产物的组成及其聚合物结构。根据分析结果，提出ａ－蒎烯等离子体聚合机理是自由基聚合反应机理。     

脂松香热氧化机理的研究

用CIE色度系统L a b 值和X 射线光电子能谱仪测定了松香颜色和含碳基团随热处理温度与时间的变化。分析结果表明松香颜色由其异构和氧化程度所决定。松香经环氧化再形成羟基是其氧化的主要途径之一。羰基的形成是松香变红的主要原因     

双组分有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性木器涂料的研制

探讨了有机硅氧烷的种类、酸值、羟值、中和度和玻璃化温度对水性有机硅丙烯酸羟基树脂的外观、粘度、水溶性、分子质量大小、与固化剂的相容性和所配置清漆涂膜性能的影响。研究结果表明,使用含水解阻碍性官能团的有机硅氧烷单体、酸值在35～50mgKOH／g,羟基含量为3．5％左右,中和度约为85％,玻璃化转变温度为0～15℃,合成的树脂与固化剂配漆所得涂膜性能优异。     

金属离子催化生物质热裂解规律及其对产物的影响

在红外辐射热裂解实验装置上研究了K^ 和Ca^2 催化纤维素热裂解规律及其对热裂解产物分布的影响。结果表明,中温条件下两种金属离子的催化作用主要都发生在固相中．仅有极少量进入液态或者气态产物空间,该特性为制取环保液体燃料提供了保证条件。从总体上讲,两种金属离子对热裂解过程的催化作用比较相似,在促进焦炭和气体产物生成的同时阻碍了生物油的产生。但是,经由催化脱水过程,生物油有机成分氧含量降低,品质得到了部分提高。分析其催化机理,K^ 有利于裂变和歧化反应,促进乙醇醛、乙醛以及低相对分子质量醇基、醛基、酮基化合物的生成;Ca^2 则强烈地影响单糖碎片的重整和异构化过程,促进呋喃类和杂环衍生物的生成。这一催化选择性为热裂解采用合适的条件和工艺,有目的地选取特定金属盐来优化产物的生成提供了基础。