阻燃处理马尾松的热动力学分析

将硼酸、硼砂混合制成均匀的阻燃剂，并以脲醛预缩液为载体，采用动态热重法来分析马尾松木材阻燃处理前后的热动力学特性。经定性与定量分析，结果表明，该阻燃体系能使松木的热解温度降低；平均热解失重率降低、失重过程变缓；产炭量增加，在炭化阶段的失重减少。     

凋落物对中亚热带米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响

【目的】研究凋落物对米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响,为未来气候变化条件下评估森林土壤CO2排放提供科学依据。【方法】以福建省三明市格氏栲自然保护区内林龄约200年的米槠天然林和林龄50余年的米槠人工林为对象,在每种林分内设置3块20 m×20 m样地,每块样地内随机布设9个1 m×1 m的试验小区,设置对照(CK),枯落物、凋落物去除(no Litter,NL)和枯落物保留、凋落物加倍(double litter,DL)3种处理。于2013年1月至2014年12月,每月月中及月末在9:00—12:00采用LI-8100A测定不同处理的土壤呼吸,并测定5 cm土深土壤温度及0~10 cm土层土壤体积含水率。【结果】研究期内NL、DL、CT处理的土壤温度在米槠天然林分别为18.2,18.0和17.98℃,在米槠人工林分别为18.68,18.70和18.76℃,均无显著差异,但人工林土壤温度显著高于天然林;凋落物对土壤呼吸的贡献率在米槠天然林中为11.8%,在米槠人工林中为29.7%;米槠天然林DL处理比CK处理土壤呼吸年通量增加了25.2%(P0.05),表现出激发效应,而米槠人工林DL处理土壤呼吸年通量与CK无显著差异;2种林分土壤呼吸速率与5 cm土深土壤温度均呈极显著的指数关系(P0.001),与0~10 cm土层土壤体积含水量均显著正相关(P0.05)。【结论】凋落物添加对米槠天然林土壤呼吸产生激发效应,而对人工林土壤呼吸无显著影响。     

抽提预处理对木材的热重分析研究

为探究不同抽提方式对木材热解特性的影响,以云南松(边材和心材)为原材料,通过热水、丙酮、苯醇以及NaOH溶液抽提预处理,利用热重分析方法研究了不同预处理方式对木材热解失重特性的影响。结果表明:云南松心材与边材热解特性是不一致的;经NaOH溶液处理云南松及西南桦样品热解失重率较对照材较低了13%左右,可见经过低浓度NaOH溶液处理后木材增加了木材的残碳率,低浓度NaOH溶液处理使得木材生成一定量的酚类和酮类组分;经有机溶剂及热水处理虽加快了热解反应的进行,但对热解失重率影响不大。     

可溶性有机物输入对亚热带森林土壤CO_2排放及微生物群落的影响

【目的】研究可溶性有机物(DOM)输入对森林土壤CO_2排放及微生物群落的影响,为探讨DOM在森林生态系统碳循环中的作用提供依据。【方法】设置添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠枯死根DOM、杉木枯死根DOM及添加去离子水(对照)处理,通过36 h短期室内培养,研究添加米槠及杉木凋落叶和枯死根DOM后土壤CO_2排放速率最大值出现的时间及对土壤微生物群落的影响。【结果】无论米槠还是杉木,其凋落叶DOC含量均显著高于枯死根DOC含量,而凋落叶DOM的腐殖化指数(HIX)则显著低于枯死根DOM的HIX,添加米槠枯死根DOM和杉木枯死根DOM的土壤CO_2排放速率在第2 h达到最大值,分别是对照的7.3和8.3倍,在24 h时则降低至最大值的78.9%和66.3%;而添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM的土壤CO_2排放速率在12 h时达到最大值,分别是对照的20.6和13.2倍,在24 h时则分别降低至最大值的84.0%和53.1%;磷脂脂肪酸(PLFA)分析结果显示,土壤添加米槠凋落叶DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、放线菌和真菌的PLFAs含量显著低于土壤添加杉木凋落叶DOM的27%,38%,46%和41%(P0.05);土壤添加米槠枯死根DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌PLFAs含量显著低于添加杉木枯死根DOM的21%,21%和22%(P0.05);培养36 h时,添加米槠凋落叶DOM的土壤和对照土壤中G+∶G-(革兰氏阳性细菌∶革兰氏阴性细菌)高于培养前,但添加米槠凋落叶DOM的土壤中真菌∶细菌低于培养前,这与其他处理的结果相反,表明添加不同来源DOM对土壤微生物群落的影响不一致。【结论】外源添加DOM后土壤CO_2排放速率最大值的出现时间由外源添加DOM的组成和化学性质决定,而且外源添加DOM显著影响土壤微生物的群落组成。     

江西金盆山林区米槠生长过程与幼林生长效应

进行样地调查与树干解析,以研究米槠生长过程。采用米槠容器苗和裸根苗造林,比较造林保存率、胸径、树高、冠幅、变异系数等指标,以了解两种苗木的幼林生长效应,并比较天然林与人工林米槠的早期生长。研究表明,米槠在10-20 a,树高、胸径生长较快;14-30 a,材积生长较快;树龄33 a时,尚未达到数量成熟阶段。米槠容器苗造林的保存率、胸径、树高值均大于裸根苗,其中保存率比裸根苗高9.5%,胸径值大11.3%,树高值大4.6%。比较人工林和天然林的早期生长,人工林树高和胸径值均大于天然林。米槠容器苗造林,可以促进米槠生长,取得较好的造林效果。     

闽北天然米槠种群空间分布格局研究

米槠是南方集体林区优良乡土树阔叶树种之一,研究米槠种群空间分布格局对其种群的保护及合理经营利用具有重要的意义。在米槠样地调查数据的基础上,运用扩散系数(C)、丛生指数(I)、扩散指数(Iδ)、Cassie指数(Ca)、平均拥挤度与平均密度的比值(M*/x)对天然米槠种群的空间分布格局进行分析。结果表明:米槠的空间分布格局总体呈聚集分布,随着样地面积的增大其分布趋势体现为无规律分布向聚集分布转变;推测米槠种群在天然条件下更新的最适面积为700~800 m2。这是因为米槠种实较大较重,主要依靠重力传播。为更好地保护与利用,建议对米槠种群的其他结构特征进一步深入研究。     

抚育干扰强度对米槠林生物多样性的影响

运用丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Sheldon均匀度指数,对三明市梅列区米槠林不同抚育干扰强度下的生物多样性进行研究,结果表明,抚育影响着米槠林各林分层次的物种组成和生物多样性指数,抚育干扰强度越大,米槠林乔木层、灌木层物种越少且分布越不均匀,草本层物种越丰富且分布越均匀,抚育使得层间植物减少,而且强度抚育、弱度抚育导致层间植物减少、均匀度降低。     

米槠林植物种间竞争的研究

以米槠及其伴生树种在正常纯林和伴生树种为优势种组成的阔叶林中的优势度为环境容纳量,用重要值百分数求取种间竞争系数,采用Lotka-Volterra竞争方程研究米槠林的共优种群(米槠与其伴生树种)种间竞争关系。结果表明平衡时,米槠与其伴生树种相对优势度分别为56.84%和43.16%,说明未来米槠仍将处于支配地位。     

米槠叶片基因组DNA的提取及分析

以米槠(Castanopsis carlesii)群落的叶片为材料,采用改良的CTAB法提取米槠基因组DNA,并对获得的基因组DNA进行浓度检测、PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳检测、含量测定分析以及扩增结果测序。结果表明:米槠叶片提取的基因组DNA质量和浓度较好,具有良好的完整性,PCR效果好,电泳图谱条带显示清晰,测序结果长度符合要求。利用该方法提取的DNA可用于米槠遗传多样性的分析,可进一步为米槠和格氏栲等其它栲属植物的DNA提取以及其它分子研究提供参考。     

福建武平米槠林恢复生态学研究 Ⅵ 不同人为干扰尺度对各层次物种多样性指数、均匀度和优势度的影响

从物种多样性指数、均匀度和优势度角度分析了不同人为干扰尺度(原始米槠林、择伐更新、天然更新、人促更新和种植杉木林)对福建武平米槠林各层次恢复的影响.结果表明随着不同人为干扰尺度加大,乔木层物种多样性指数和均匀度呈线性下降、而优势度呈线性上升,灌木层物种多样性指数和均匀度呈"下降-上升"交替变化趋势、而优势度延伸至B级后上升,草本层和层外植物物种多样性指数和均匀度上升至B级或C级后下降、而优势度上升至A级后下降;人工种植杉木后各方面指标与原始米槠林相距甚远,目前较难恢复到米槠顶极群落,而其余更新方式以顶极种米槠为第一优势种或第二优势种,各方面指标与原始米槠林相距较近,将能恢复到米槠顶极群落.     

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。     

Pyrolytic characteristics of burning residue of fire-retardant wood

In order to investigate the pyrolytic characteristics of the burning residue of fire-retardant wood, a multifunctional fire-resistance test oven aimed at simulating the course of a fire was used to burn fire-retardant wood and untreated wood. Samples at different distances from the combustion surface were obtained and a thermogravimetric analysis (TG) was applied to test the prrolytic process of the burning residue in an atmosphere of nitrogen. The results showed that: 1) there was little difference between fire-retardant wood and its residue in the initial temperature of thermal degradation. The initial temperature of thermal degradation of the combustion layer in untreated wood was higher than that in the no burning wood sample; 2) the temperature of the flame retardant in fire-retardant wood was 200°C in the differential thermogravimetry (DTG). The peak belonging to the flame retardant tended to dissipate during the time of burning; 3) for the burning residue of fire-retardant wood, the peak belonging to hemicellulose near 230°C in the DTG disappeared and there was a gentle shoulder from 210 to 240°C; 4) the temperature of the main peaks of the fire-retardant wood and its burning residue in DTG was 100°C lower than that of the untreated wood and its burning residue. The rate of weight loss also decreased sharply; 5) the residual weight of fire-retardant wood at 600°C clearly increased compared with that of untreated wood. Residual weight of the burning residue increased markedly as the heating temperature increased when burning; 6) there was a considerable difference with respect to the thermal degradation temperature of the no burning sample and the burning residue between fire-retardant wood and untreated wood. __________ Translated from Journal of Beijing Forestry University, 2006, 28(3): 133–138 [译自: 北京林业大学学报]     

FRW阻燃胶合板的DMA分析

目前世界范围内木材资源短缺的情况日益加剧,发展人造板工业已成为世界各国解决木材资源严重不足的重要途径.其中,胶合板作为室内装饰的主要材料,其产量和需求量都在急剧增长.我国胶合板产量从1980年的33.00万m3增长到2004年的2 098.62万m3,呈现大幅度增长的趋势(张文标等,2000).但由于普通胶合板具有易燃性,在许多领域的应用上受到限制.因为一旦发生火灾,不仅造成重大的经济损失,而且往往会发生人员伤亡.1950-2003年全国共发生火灾4 177 730起,直接经济损失2 434.525 1亿元,因火灾死亡174 855人,受伤329 352人.     

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。     

竹质材料阻燃技术研究

竹质材料作为一种广泛应用的易燃材料,阻燃处理可以增强其耐火性能。文中概述了竹质材料的易燃特性和燃烧机理,总结了浸注法、表面涂覆法、化学改性法等阻燃剂处理的常用工艺,综述了磷氮系阻燃剂、磷氮硼复合系阻燃剂、树脂阻燃剂和金属氢氧化物阻燃剂的阻燃特点,并展望了竹质材料的阻燃研究方向,以期为未来竹质材料的阻燃改性研究提供参考。     

核桃壳热解行为及动力学研究

利用热重分析在不同升温速率(5～50 K/min)和氮气气氛下对核桃壳的热解失重行为进行了研究。实验结果表明,核桃壳的热解过程可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物缓慢分解等4个阶段;快速热解阶段和残余物缓慢分解阶段的失重率分别为55%和32%左右,它们均可由一级反应过程描述,根据一级反应由Coats-Redfern方法计算核桃壳快速热解阶段和残余物缓慢分解阶段的平均活化能分别为50.7和17.3 kJ/mol。实验结果还表明加热速率越大,热解速率越快。     

不同防腐剂处理马尾松边材防腐性能研究

利用扫描电镜(SEM)分析了马尾松边材素样以及6种防腐剂处理马尾松边材在被褐腐菌侵染后的降解情况,采用同步热分析(TGA-DSC)研究了试样热解特性、各反应阶段热动力学参数等。研究表明:当热解温度升高到600℃时,各试样失重率从小到大依次为10%丙酮<10%蒸馏水<马尾松素样<4%樟脑<10%乙酸乙酯<10%甲醇<4%氨溶烷基铜铵(ACQ),最大失重量越大则对应试样防腐剂的防腐效果越好。各试样的热解在低温区(260~380℃)和高温区(380~600℃)分别满足一级和二级反应动力学方程。各试样活化能从一级反应到二级反应阶段均出现不同程度减小。试样浸渍的防腐剂防腐效果越好,其褐腐后的纤维素含量保留得就越多,则对应试样的一级热解反应活化能越高。     

Pyrolysis of medium density fiberboard impregnated with phenol-formaldehyde resin

Woodceramics (WCS) are new porous carbon materials that have been shown to possess many excellent properties, but the chemical mechanism during pyrolysis has not been reported yet. In order to investigate this process, pyrolysis of medium density fiberboard (MDF) was analyzed by thermogravimetry coupled with Fourier transform infrared spectroscopy (TG-FTIR) in this study. The results showed that the pyrolysis consisted of three stages up to 700°C. The first stage of the pyrolysis occurred below 240.0°C and was mainly due to moisture evaporation. The second stage between 240.0° and 390.2°C accompanied the main mass loss. The maximum pyrolysis speed (mass loss) was about 3.79% per minute at 313.2°C. This was believed to coincide with the cleavage of ether bridges between the wood material and phenol-formaldehyde (PF) resin, and pyrolysis of carbohydrate. At higher temperature, the pyrolysis of PF resin and lignin was the main reason for the mass loss in the third stage. The microcosmic environments of both the MDF and PF resin in the MDF treated with PF resin were different from the untreated MDF and PF resin, so that the temperatures at which their pyrolysis occurred and the quantities of evolved gases were different. During the process of WCS preparation, the rate of temperature increase should be very slow before it reaches 700°C, especially at around 313.2°C, at which point violent pyrolysis occurs. Such temperature control should allow uniform sintering of the sample and should reduce flaws in the product.     

阻燃木质材料的测试分析技术

通过对阻燃木质材料测试方法的简介，综合论述了阻燃木质材料的近代测试分析技术。