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。     

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。     

木材阻燃研究进展

综述了木材阻燃改性研究进展, 包括浸注法、喷涂法、贴面法、热压法、复合法、辐射法、超声波法、离心转动法、高能喷射法等木材阻燃处理技术与磷类阻燃剂、硼类阻燃剂、酚类阻燃剂、FRW型阻燃剂等木材阻燃剂。     

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25kW·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。     

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     

阻燃型水性丙烯酸木器涂料的研究

为了改善涂料的阻燃性能,以水性丙烯酸乳液为基料制备了水性丙烯酸阻燃木器涂料。探讨聚磷酸铵(APP)-漂珠协效阻燃剂对水性丙烯酸阻燃涂料阻燃性能的影响。采用氧指数(OI)和锥形量热仪(CONE)试验对阻燃性能进行分析,结果表明:在APP的基础上添加漂珠所组成的协效阻燃涂料氧指数可达到28.7%,相比于未添加阻燃剂的水性丙烯酸涂料提高了31.8%。同时,协效阻燃剂能够降低涂料的热释放速率和烟释放速率,减少总热释放量和烟释放量;相比于仅添加APP的阻燃涂料,APP-漂珠协效阻燃涂料在燃烧过程中峰值热释放速率(pk HRR)降低了17.3%,烟释放总量(TSP)降低了12.9%,并且具有更好的阻燃抑烟效果,有利于促进木材成炭,减少CO和CO_2等烟雾毒气释放,降低火灾危险。     

金属改性13x分子筛在木材阻燃中的抑烟减毒作用

抑烟、减毒是减少火灾中人员伤亡的重要途径。采用锥形量热法、热分析法和扫描电镜研究了铁和铜改性13x分子筛和聚磷酸铵复合阻燃木材的燃烧、烟气释放和成炭特性。结果表明:铁、铜改性分子筛与聚磷酸铵复合处理木材的总热释放量(THR)与空白样相比分别降低了36.8%、39.8%,总烟释放量(TSP)降低了69.3%、72.8%,CO平均产率(YCO)降低了40.2%、44.5%,均具有优异的阻燃、抑烟和减毒效果;热分析和电镜实验表明,APP的催化脱水作用有利于炭层形成,铁、铜改性分子筛与聚磷酸铵的协同作用使炭层结构紧密。APP对木材具有高效阻燃作用,但产生大量有毒气体,铁、铜改性分子筛与聚磷酸铵复合阻燃剂在高效阻燃的同时具有少烟低毒的特性。     

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。     

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。     

新型木材阻燃剂FRW

新型木材阻燃剂FRW在中间体的合成上突破了反应条件禁区,采用特有的反应控制方法及溶剂循环利用工艺,达到原料定量、单向转化,以高产率合成高纯度的产品,解决了国外同类技术中未能解决的原料转化率低、产品酸度大和质量不稳定等技术难题;FRW的配方设计能确保产品不仅具有稳定的高性能,而且适用于不同的应用场合.本成果建立了包括FRW的合成、木材的FRW处理工艺和FRW阻燃木材性能评价的配套工业技术,建立的真空-加压法FRW术材阻燃处理工艺,可按照使用要求处理木材.     

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。     

FRW阻燃杨木胶合板物理力学性能和阻燃性能的研究

选用新型木材阻燃剂FRW处理杨木单板,研制阻燃性能优异的FRW阻燃杨木胶合板,并对其各项物理力学性能和阻燃性能进行了测试.结果表明:FRW阻燃杨木胶合板的物理力学性能可达到GB 9846-2004《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标准和中华人民共和国公共安全行业标准GA/T42.1-92《阻燃木材燃烧性能试验方法--木垛法》的规定.     

用锥形量热仪测试思茅松阻燃胶合板的阻燃性能

为了研究出一种阻燃性能良好的阻燃胶合板,以无机阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂、有机高温阻燃剂和钼酸铵阻燃剂4种阻燃剂处理思茅松单板制备胶合板,采用锥形量热仪对胶合板阻燃性进行测试和评价。研究结果表明,4种阻燃剂处理的胶合板热释放速率峰较素板显著降低。阻燃剂首先可以延缓木材炭化,表现为第一个热释放速率峰出现的时间较素板均有延长,其中以无机阻燃剂处理的胶合板阻燃效果最好。阻燃剂处理的胶合板热释放速率曲线较平坦,成碳速率较素板高,燃烧耗氧量和龟裂程度较素板低。     

环保型轻质细木工板生产线建成

▲环保型轻质细木工板生产线建成福建省南平大展集团公司与福建林学院协作的该公司重大技改项目，总投资1300多万元，引进国内外先进的干燥室、芯条拼板机等设备的环保型轻质细木板生产线近日投产.该生产线达到90年代国内先进水平，年产2万m3，10余个品种的细木工板.该生产线生产的环保型轻质细木工板具有阻燃、无昧、无毒、防腐、质轻等特点，深受客户青睐，供不应求，产品直销深圳、广州、厦门、上海等地. ▲新型木材阻燃剂FRW通过鉴定由东北林业大学李坚教授主持的新型木材阻燃剂FRW项目，于近日通过黑龙江省科技厅组织的成果鉴定.鉴定委员会认为，新型木材阻燃剂FRW代表了木材阻燃剂的发展方向，总体技术达到国际领先水平. 阻燃剂是一类能够赋予可燃性材料以难燃性的化学物质.FRW不仅具有优异的阻燃、抑烟、防腐和防虫性能，而且具有基本不吸湿、不着色、无毒、在生产使用过程中不污染环境的优异特性.FRW可用于生产难燃B1级阻燃木质材料，尤其适用于生产有防腐要求的高阻燃、高附加值阻燃木材，其经济效益显著.     

3种阻燃剂浸渍处理竹片的性能研究

选用聚磷酸氢铵(APP)、磷酸二氢氨盐(MAP)及硼酸与硼砂合剂(SBX)3种阻燃剂,采用常压浸渍法处理竹片,通过氧指数、锥形量热法考察了3种阻燃剂对竹片阻燃性能的影响,并研究了阻燃竹片的涂饰性能及阻燃剂的流失行为。结果表明,3种阻燃剂均可提高竹片的极限氧指数,MAP处理竹片的极限氧指数最高;正交试验得出优选浸渍工艺为:20%阻燃剂浓度、40℃浸渍温度和0.5 h浸渍时间。锥形量热测试结果表明,3种阻燃剂均能有效降低热释放速率、热释放总量,并抑制发烟,SBX处理竹材的综合性能最佳。涂饰性测试表明,SBX阻燃剂不影响竹片表面的漆膜附着力,而APP和MAP阻燃处理使竹片表面漆膜附着力显著下降。流失性测试表明3种阻燃剂抗流失性较差,SBX处理竹片相对较好,14 d流失率为53%。     

磷氮硼复配阻燃剂处理竹材的热降解及燃烧性能

采用3种磷酸铵盐(APP、DAP、MAP)分别与硼酸/硼砂复配化合物(SBX)进行复配,对毛竹(Phyllostachys edulis)竹条进行加压浸渍处理,利用热重分析仪、锥形量热仪比较分析了阻燃剂对竹材的热解行为及燃烧性能的影响。结果表明:阻燃处理竹材的热降解过程发生改变,起始降解温度降低,高温热解区间缩短,残余质量分数增加58%~74%。3种复配阻燃剂处理竹材燃烧后都能形成致密炭层,具有良好的阻燃和抑烟性能,其中MAP/SBX复配阻燃剂的阻燃效果最佳,阻燃处理竹材的热释放速率和发烟速率大幅度降低,热释放总量降低48.49%,发烟总量降低84.92%。     

改性13X分子筛在聚磷酸铵阻燃碎料板中的协同作用与烟气转化行为

采用改性13X分子筛(MS)与聚磷酸铵(APP)复合对木材进行阻燃与抑烟处理,通过锥形量热仪、热重-红外联用(TG-FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,从阻燃性能、热降解行为和烟气组分等方面分析了该分子筛在木材燃烧过程中的协同阻燃、成炭作用和烟气转化行为的影响。结果表明,APP与MS质量比为7∶3时表现出最佳的协同效应,不仅可提高炭层的热稳定性,表现出优异的阻燃与抑烟特性,其热释放速率(HRR)显示降低,总热释放量(THR)下降了31.1%,总烟量(TSP)下降了75.9%;而且对阻燃过程中释放的烟气具有转化作用,其CO平均产量(m-COY)下降了69.6%,具有明显的减毒作用。     

ASD阻燃剂对落叶松材阻燃性能的影响

为制备具有良好阻燃性能的落叶松(Larix gmelinii)结构材,采用不同质量分数的ASD阻燃剂以真空加压的方式处理落叶松材,通过锥形量热仪测试和热重分析来考察阻燃剂对落叶松材的阻燃效果,并确定最佳的ASD阻燃剂质量分数。结果表明:经ASD阻燃剂处理后,落叶松材总热释放量和烟释放总量明显降低,降低幅度随ASD阻燃剂质量分数的增大而提高;CO产率升高,CO_2产率明显降低,升高或降低幅度随ASD阻燃剂质量分数的增大而增大,CO产率和CO_2产率之和明显下降,说明ASD阻燃处理明显抑制了落叶松材的燃烧。综合考虑阻燃效果和成本,ASD阻燃剂的最佳质量分数为50%,此时与落叶松素材相比,总热释放量降低了56.46%,烟释放总量降低了88.20%。经ASD阻燃剂处理的落叶松材初始分解温度有所降低,残余物质量分数从18.26%提高到41.06%。经ASD阻燃剂处理前后的落叶松材锥形量热仪燃烧测试后表面形态有明显差异:素材燃烧后的木炭表面松软,断层较大;阻燃处理材表面形成了致密的炭质保护层,有效延缓抑制了落叶松材的燃烧。ASD阻燃作用主要归因于对木材的催化成炭作用。