木材阻燃剂FRW与聚磷酸铵复配的阻燃协同效应研究

为开发阻燃效率高、成本低的阻燃剂,将木材阻燃剂FRW与水溶性聚磷酸铵(APP)复配,进行樟子松木材处理和处理试样的热重分析,及热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失和烟气浓度检测。结果表明,与FRW和APP单独处理试样相比,FRW和APP之间具有阻燃协同效应,复配制剂处理试样的成炭率提高,阻燃性能明显提高。     

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。     

硼系复合处理剂的阻燃性能及其协同作用研究

为探究笔者自行研制的硼系复合处理剂的阻燃性能及其协同作用,采用锥形量热法对硼系复合处理剂的热释放速率、总热释放量、有效燃烧热等进行检测,结果表明,四水八硼酸二钠、硼酸及硫酸镁之间存在阻燃协同效应,该复合处理剂处理材的热释放速率、总热释放量、有效燃烧热等降低,阻燃效果良好。     

磷酸氢二铵处理五节芒茎秆板的阻燃性能

为了寻找木材资源的替代品,进行了非木材植物——五节芒茎秆的利用研究.将五节芒茎秆制成丝条,先用不同质量分数的磷酸氢二铵进行阻燃处理,然后顺纤维同向铺装、热压,制成茎秆板.其阻燃性能测定结果表明:在50kW/m2的热辐射功率下,与对照板材相比,五节芒茎秆板的热释放速率、总释放热、有效燃烧热等明显降低;试板点燃和发生轰然的时间延长,残余物质量增加.     

木材试样形态对CONE热释放特性参数的影响

【目的】对比测试不同木材加工形态样本的的锥形量热(CONE)热释放特性参数,探究不同木材试样形态对CONE热释放特性参数的影响规律和作用机制,为CONE热释放特性参数选择、材料燃烧过程评估以及阻燃机制研究提供依据。【方法】在50 kW·m~(-2)热辐照功率下,通过CONE测定7种加工方式和形态不同杨木试样的热释放速率(HRR)及其峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)等CONE热释放特性参数。【结果】通过分析不同木材试样热释放特性参数试验值的算术平均误差(ΔX)、相对误差(Er)和标准偏差(S)可知,在PHRR,MHRR,THR和MEHC 4个热释放特性参数测定结果中,平均有效燃烧热(MEHC)的误差估算值最小,而PHRR的误差估算值最大;粉状试样的PHRR,MHRR,THR,MEHC 4个热释放特性参数试验值的误差估算值远小于板状试样的误差估算值,如PP,FPP 2个粉状试样的MHRR试验值的标准偏差(S_(MHRR))分别为1.2和1.1 kW·m~(-2),远低于其他5种标准板状试样,约为S_(MHRR)最大的PPB的1/8。【结论】4个热释放特性参数中,MEHC主要受燃烧状态影响,而PHRR除了与燃烧过程有关外,还受试样自身和外界因素的影响。粉状试样热释放特性参数试验值的精密度优于板状试样,重现性好、可靠性高,完全适用于实验室内部测试和材料配方筛选等各种科学研究,可减少制备标准试样所需的材料和时间,为简化CONE试验试样制作工艺提供了科学依据。     

杨木纤维/无机纳米Al2O3复合材料的阻燃性能

采用锥形量热仪法研究了杨木纤维／无机纳米Al2O3复合材料的点燃时间、热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失速率等。实验结果表明,通过无机纳米Al2O3改性后,点燃时间延长了1倍;45s和175s出现的热释放峰值明显减弱,热释放速率明显降低,平均热释放速率下降了38％,热释放速率峰值下降了25％;总释放热下降了38％;175s的放热峰出现前,其有效燃烧值略低于空白纤维板材,并且两者都比较平缓;质量损失与燃烧时热释放速率同步。     

杨木纤维/无机纳米Al_2O_3复合材料的阻燃性能

采用锥形量热仪法研究了杨木纤维/无机纳米Al2O3复合材料的点燃时间、热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失速率等。实验结果表明,通过无机纳米Al2O3改性后,点燃时间延长了1倍;45 s和175 s出现的热释放峰值明显减弱,热释放速率明显降低,平均热释放速率下降了38%,热释放速率峰值下降了25%;总释放热下降了38%;175 s的放热峰出现前,其有效燃烧值略低于空白纤维板材,并且两者都比较平缓;质量损失与燃烧时热释放速率同步。     

用CONE法研究木材阻燃剂FRW的阻燃机理

采用锥形量热仪(CONE)法对复合木材阻燃剂FRW处理紫椴木材(FZ)、FRW的组分磷酸脒基脲(GUP)处理紫椴木材(GZ)、硼酸处理紫椴木材(BZ)和未处理的紫椴木材(UZ)的燃烧性进行了系统的测定，通过对上述试样在燃烧时的热释放、质量变化、烟气产生以及尾气成分等实验数据的综合对比分析，讨论了阻燃剂的作用机理。结果表明：1)FRW阻燃剂显著降低了木材的热释放速率(RHR)、总热释放量(1FHR)、有效燃烧热(EHC)、质量损失速率(MLR)、烟比率(SR)、比消光面积(SEA)、CO2的浓度及产率(Yco2)；2)GUP与硼酸之间存在显著的阻燃协同效应；3)FRW阻燃木材的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；4)FRW阻燃处理能显著提高木材燃烧时的成炭率，说明催化成炭是FRW阻燃机理的主要方面。     

木结构建筑用多种木材燃烧性能研究

木材是重要的建筑材料。采用锥形量热仪法对3种针叶材和9种阔叶材的燃烧性能进行测试,分析了热释放速率、总释放热、有效燃烧热、燃烧残余物质量、比消光面积、一氧化碳产率、二氧化碳产率等燃烧性能的变化规律。结果表明:不同木材的燃烧性能有所差异,木材燃烧性能曲线近似,但数值不同。樟子松的点燃时间为24 s,迟于其他木材。阔叶材气干密度与点燃时间呈正相关,除橡木外,其他阔叶材拟合曲线相关性较强;针叶材之间相关性不明显。同等条件下,针叶材比阔叶材相对难燃,但发烟量普遍较大,樟子松的产烟高峰时间早于柚木,但晚于大多数木材。12种木材中阔叶材美国黄杨(鹅掌楸)及楸木较易燃,针叶材杉木较易燃,而柚木则表现出优良的耐燃烧性能。花旗松、樟子松、柚木是建筑及家具用优选耐燃材料。     

中纤板及其装饰板的燃烧性能北大核心

为了探究不同装饰加工方式对中密度纤维板(MDF)燃烧性能的影响,采用锥形量热法,对MDF素板及以MDF为基材制成的三聚氰胺饰面板、吸音板分别进行燃烧性能测试。结果表明:与MDF素板相比,饰面板的热释放速率、热释放总量、有效燃烧热等均上升,燃烧较激烈;吸音板则有所下降,燃烧较平缓。     

提高落叶松材渗透性的工艺研究

落叶松材改性处理的关键研究是它的渗透性 [2 ]。在常温条件下对落叶松板材进行加压处理 ,因温度不能调整 ,试验的动态环境系数变少 ,很难取得预期的处理效果。加热加压法与常温加压法相比 ,把温度作为一个可变参量 ,使用正交分析法进一步研究落叶松材的渗透性。     

Evaluation of combustion properties of wood pellets using a cone calorimeter

In this study, the combustion properties of wood pellets were evaluated using a cone calorimeter, which is usually used to verify the fireproof performance of architectural materials. In contrast to the conventional methods including combustion calorimetry and thermogravimetric analysis, a cone calorimeter can estimate various combustion parameters, e.g., changes of heat release rate (HRR), weight decrease during burning process, ignition time, and flame-out and burn-out time as well as combustion heat, in a single experimental run with no pretreatment for sample size reduction. The following results were obtained by the combustion test of Japanese cedar (Cryptomeria japonica) and larch (Larix kaempferi) wood pellets having various volume densities. Ignition time of wood pellet became slower with increasing volume density of the pellets. However, burn-out time was not clearly correlated to volume density. The heat release values measured by cone calorimeter could be comparable to those from the conventional combustion calorimeters, and flaming heat values of the bark pellets were always lower in comparison with pellets made of xylem, although total heat release was almost the same.     

马尾松木材热处理研究

采用单因素试验方法对马尾松木材进行热处理研究,选用温度和时间两个因素,比较了热处理和未处理马尾松木材的物理力学性质、色差和甲醛吸收率等性能。研究认为:热处理材的颜色随着热处理温度的升高和热处理时间的增加而变黑,并且热处理温度对热处理材的影响比热处理时间的影响要大。低温热处理时生产的热处理材的湿胀率比高温热处理生产的热处理材的湿胀率高,尺寸稳定性差。热处理材的静曲强度MOR和弹性模量MOE随着热处理温度和热处理时间的增加而降低。顺纹抗压强度变化较小。热处理材对甲醛有明显的吸收作用,是用于室内装饰的良好环保型材料。     

基于CONE法的热处理杨木燃烧特性研究

利用锥形量热仪CONE对不同热处理工艺下的杨木燃烧行为进行研究。结果表明:热处理后杨木中亲水的羟基、羰基数量明显减少,大量半纤维素降解。木材试样从外部热源引燃到燃烧结束,出现两个主要放热峰。热处理后杨木引燃和燃烧过程的发烟量较大,且热处理杨木引燃时间更短。热处理材的热释放峰值pk-HRR、平均热释放速率av-HRR和总热释放量THR均低于未处理材,表明其燃烧强度低于未处理材。热处理杨木燃烧过程的总烟释放量TSP较未处理材有所增加,同时其引燃时间也有所缩短。因此,对用于家具和室内装饰的热处理木材,建议进行恰当的阻燃处理。     

落叶松人工林削度方程的研究

文章以大兴安岭呼中林场的不同年龄、不同密度及不同立地条件的落叶松人工林为研究对象,对最佳削度方程的预测性能进行综合评价,为编制落叶松人工林材种出材率表提供基础。     

林火蔓延过程中辐射换热和点燃特性分析

【目的】基于辐射换热原理和火行为模型,从理论角度研究林火蔓延过程中火源辐射换热规律以及辐射点燃的特点。【方法】林火蔓延过程中的燃烧区为辐射源,其向火蔓延前方的热辐射等效为矩形辐射面。矩形热辐射面的长度为火焰长度,宽度对应火线宽度;环境风速的变化导致热辐射面出现不同程度的倾斜。选取枯立木和枯倒木这2类林火环境中典型可燃物作为辐射接受体,并分别设定接受体微元距地面1.5 m高和贴于地面。将林火蔓延以及至林缘后熄灭过程中对目标物的辐射换热分2个阶段计算,由此推导出接受体的瞬态辐射换热通量和累积的辐射换热量的计算式,并相应构筑辐射点燃的判据。与此同时,结合以往对林火行为规律的认识建立起林火蔓延以及至林缘衰弱熄灭过程中火行为参数间的关系式以辅助模型计算。基于火灾安全计算的有效性原则,设定火灾场景为最糟糕情形,即火焰温度赋值为1 200 K、发射率为1.0,并且一般情形下热辐射在大气中透过率为1.0。计算过程中,取火焰火宽度50 m,火焰长度变化范围为5 m～40 m,而风速变化范围则为0 m·s^-1～10 m·s^-1。【结果】针对特定野外试验工况试算结果确认,辐射换热通量计算结果与野外测量数据高度一致,由此验证了辐射换热模型的可靠性。针对若干火灾场景开展系列计算表明,无论是接受到的辐射换热通量还是累积辐射换热量,枯立木相对于枯倒木都占有优势,但这种优势随环境风速增大有所削弱。火焰蔓延至林缘后对接受体的辐射换热为其能量积累做出主要贡献,是造成辐射点燃的主要能量来源。【结论】随着接受体与林缘间距离的增大,目标物的能量积累水平迅速降低;火焰长度和环境风速则通过改变热辐射辐射换热效率和持续时间以影响辐射点燃的条件。以林缘附近枯立木作为接受体开展热辐射点燃条件的计算证实,当树冠火焰长度增至40 m,30 m以上间隔都能有效避免辐射点燃现象。如果替换成生物防火林带,该间隔则可以大大缩短。本项工作凸显生物防火林带在阻隔林火中的重要性,同时为林火阻隔系统的设计以及林区设施的保护提供特定理论指导。     

落叶松树皮与聚苯乙烯复合保温材料研究

介绍了落叶松树皮与聚苯乙烯泡沫复合保温材料的制备与研究;以导热系数和压缩强度为主要技术指标对复合材料进行评价;考察落叶松树皮与聚苯乙烯泡沫的混合配比、胶粘剂施加量和密度等工艺参数对复合材料性能的影响.研究结果表明,落叶松树皮与聚苯乙烯配比为12:88、施胶量10%、密度0.19g/cm3条件下制成的保温板,其物理力学性能达到使用要求.     

Effects of basic density,annual growth and drying schedule on selected quality factors of dried Siberian larch (Larix sibirica) timber

Abstract

Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) timber is suitable for many uses in the mechanical wood industry. Drying it without any decrease in value, however, is difficult and slow. The purpose of this research was to compare the drying quality of Siberian larch timber dried with three different conventional schedules taking into account the density and annual growth of wood. Five drying tests were performed. The final moisture content (MC), MC gradient, cracks, deformations (bow, crook, twist and cup) and case hardening were measured from the dried timber. The basic density particularly affected the MC, as shown in the differences regarding dried wood, with the denser wood having higher final MC and MC gradient. It was also found that large annual growth increased some deformations. Most of the measured factors were best after drying at the highest temperatures used; however, a slightly different trend was observed for bow, twist and cup. MC factors and twisting were the most problematic properties in drying according to this study. Sorting Siberian larch timber, particularly according to density, would improve the MC properties of dried timber by ensuring sufficient drying time, as economically as possible, for each timber piece.     

落叶松集成材木材干燥系统设计与控制分析

针对落叶松集成材中的木材干燥问题,阐述太阳能-热泵联合干燥系统,并对木材干燥室进行了设计研究,实现对木材干燥中温度、湿度、空气流动、加热时间等影响木材干燥的关键因素进行全程监测和精确控制。     

贮木场原木楞堆火灾信息探测方法的评价研究

本项研究结合各种火灾信息探测方法的特点,运用AHP法构建了贮木场最佳火灾探测方案及评价指标体系。研究结果表明,楞堆燃烧阴燃阶段和燃烧蔓延阶段是最佳火灾探测时期;由于外界自然环境的影响,在楞堆阴燃阶段,抗干扰性在火灾探测方案中占有重要的位置;在燃烧蔓延阶段,由于释放大量的热,耐热性占据了重要的位置;对于贮木场火灾探测,及时性指标占有很重要的位置;在所有火灾探测方法中,复合式火灾探测方法是最佳火灾探测方法,其次为感烟探测法,再次为感温探测法和气体探测法。