木质材料阻燃技术研究现状与趋势

近年来, 木质材料阻燃新技术不断涌现。文中在分析了大量文献的基础上, 比较详细地综述了木材阻燃剂的作用和主要的阻燃机理, 简述了我国学者在应用上所取得的主要成果和国外畅销的阻燃剂种类, 并提出了今后的研究方向。     

阻燃剂浸渍处理木材方法研究

本研究以ZR-M-301型木材阻燃剂为浸渍药液,樟子松和水曲柳为木材试样,选择常压浸渍、压力浸渍、微波处理后常压浸渍、超声波加压浸渍和微波处理后超声波加压浸渍五种木材阻燃处理方法,经过试验,探索在生产阻燃木材的浸渍方法中引入微波和超声波技术的可行性,找到效果好的木材阻燃处理方法.本研究的创新点是将微波处理与超声波辐射技术应用于木材阻燃处理中,利用微波加热处理改善木材构造的渗透性能,利用超声波的空化作用强化阻燃剂浸入性能,并提出了新的技术路线.     

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。     

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。     

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]     

桉木与杨木阻燃胶合板的性能对比分析

采用磷氮硼复合阻燃剂浸渍处理桉木和杨木单板,分别制备5层阻燃胶合板,检测其物理力学性能和阻燃性能.结果表明:阻燃胶合板的胶合强度,均满足GB/T 9846-2004《胶合板》中Ⅱ类要求,抗弯性能满足LY/T 1738-2008《实木复合地板用胶合板》要求;两树种胶合板相比,杨木阻燃胶合板的胶合强度较好,桉木阻燃胶合板的抗弯性能及阻燃性能更优.     

过渡金属氧化物对木粉/PVC复合材料燃烧性能的影响

用锥形量热仪(CONE)和热重分析法(TGA)研究金属氧化物CuO、La2O<,3>和TiO2对木粉/PVC复合材料(WF-PVC)燃烧性能的影响.结果表明,这3种过渡金属氧化物的加入对WF-PVC均有阻燃作用.其中,CuO使热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)降低较多,阻燃效果明显;加入金属氧化物使WF-PVC的烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都有所降低,其中,CuO在有焰燃烧阶段烟释放量最低,抑烟效果最好.这3种氧化物都能增加成炭量.结合热重分析的结果,3种金属氧化物对WF-PVC的热降解影响是不同的.PVC和木粉之间存在相互作用,PVC显著促进了木粉的热降解,木粉的加入推迟了PVC的降解,明显提高了PVC体系的成炭量;WF-PVC的热降解行为,具有更多的PVC降解的特征.     

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.     

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.     

FRW阻燃处理木材的颜色和涂饰性能

ＦＲＷ阻燃木材与未处理木材的颜色与涂饰性能的对比研究。旨在评价ＦＲＷ阻燃处理对木材这两方面性能的影响。试验测定了红松和紫椴两种木材经ＦＲＷ处理前后及其涂饰前后的色度指数。并用Ｌ＾＊ａ＾＊ｂ＾＊色空间评价其变化。结果表明,ＦＲＷ处理对木材本身的颜色基本无影响。