植酸改性木粉制备及其吸附性能研究

  目的  将木材加工剩余物木粉和改性木粉作为废水中染料污染物的吸附剂,并探究其性能,为木粉高值化利用提供一种策略。  方法  以植酸（PA）为绿色改性剂接枝木粉制备了木粉基吸附剂（PA-WF）,利用SEM–EDS、ATR–FTIR、XRD、BET对PA-WF的表面形貌、元素分布、官能团、孔隙度、比表面积、结晶度和结晶结构进行表征,分析了植酸和木粉质量比、尿素和木粉质量比、反应温度和反应时间对木粉接枝率的影响,以及不同接枝率木粉的亚甲基蓝染料溶液吸附容量,探究了PA-WF在不同吸附时间、亚甲基蓝染料不同初始质量浓度条件下的吸附容量变化规律。  结果  当植酸和木粉质量比2.5∶5、尿素和木粉质量比3∶50、反应温度70 ℃、反应时间3 h时,可制备接枝率为11.31%的改性木粉。SEM–EDS、ATR–FTIR、XRD和BET测试结果表明:PA成功接枝在木粉上引入磷酸基团,且增大了木粉的比表面积、平均孔径和孔体积。吸附测试结果表明:PA-WF在接枝率为8%时吸附性能最优,吸附容量可达22.53 mg/g,比未改性木粉的吸附容量（10.50 mg/g）提高了114.57%;PA-WF的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程与准二级动力学方程。  结论  采用适当条件制备植酸接枝改性木粉,经推测其吸附过程属于离子交换的单分子层化学吸附。利用植酸中阴离子磷酸基团,可大幅提升木粉的吸附性能,为木粉的高值化利用提供新的思路。      

木材阻燃涂料

木材属于易燃材料,使其在应用上受到限制。本文主要论述了膨胀型阻燃涂料主要成分。     

4A分子筛对膨胀型木材阻燃涂料阻燃性能的影响

以三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)为基料,添加聚磷酸铵(APP)和4A分子筛制备膨胀型木材阻燃涂料,利用锥形量热仪研究阻燃涂料涂饰杨木Populus spp.的燃烧性能。结果表明:1MUF中加入质量分数为50.00%的APP能延长杨木的点燃时间(TTI),降低杨木的热释放速率(HRR),总热释放速率(THR)和质量损失速率(MLR),提高杨木的火灾性能指数(FPI)(处理2为1.07),但会增大总发烟量(ISR)。2在阻燃涂料中加入少量的4A分子筛即可显著降低木材的热释放速率峰值(pk1-HRR,pk2-HRR),推迟峰值出现时间,降低木材有焰燃烧阶段的热释放速率和质量损失率,提高木材的火灾性能指数(处理3和4分别为1.26,1.38)。加入质量分数为1.00%的分子筛(处理3)可平衡由于50.00%APP存在增加的发烟量,加入质量分数为3.00%的分子筛(处理4)材料燃烧前400 s内基本无烟产生,总发烟量显著降低。     

分子筛对磷氮阻燃胶合板协效作用的研究

采用单因素法分析了分子筛类型及用量对磷氮阻燃剂浸渍杨木单板制备的胶合板的阻燃性能和胶合性能的影响。研究结果表明:分子筛在磷氮阻燃胶合板中显示出良好的协效阻燃作用。加入量为1%时就能够显著提高阻燃胶合板的阻燃性能,不同类型分子筛对阻燃性能的提高程度依次为4A>5A>13X>3A;分子筛在协效阻燃的同时,还可以提高阻燃胶合板的胶合强度。分子筛加入量为3%时阻燃胶合板的胶合强度提高最大,各类型分子筛对胶合强度的提高程度依次为13X>5A>4A>3A。     

植酸?三聚氰胺处理木材阻燃性能研究

目的公共场所和住宅起火后易引燃木质材料，迅速燃烧，火势蔓延，并产生大量有毒烟气，导致人员伤亡。为了进一步提高公共场所消防安全水平，以及降低火灾危险性，需对木材进行阻燃处理。本研究用植酸与三聚氰胺处理木材，研究改性材阻燃性能，旨在为木材阻燃提供新思路，丰富木材阻燃体系。方法使用两步浸渍法在青杨内部浸入植酸?三聚氰胺阻燃剂，研究改性木材的增重、增容、热解与燃烧性能；分析改性材燃烧后的残炭形貌，探讨植酸三聚氰胺复配阻燃剂应用于木材的阻燃机理。结果与对照组相比，15%植酸与5%三聚氰胺复合处理组（PM2）的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了91.24%和79.05%，热释放抑制效果较好；与对照组相比，PM2组显示出更好的抑烟性能，烟释放速率减少了52.94%。与P15%组相比，PM2组的一氧化碳平均产率减小了51.29%，具有明显的减毒作用。PM2组的残炭量显著提高，较P15%组提升了69.58%，与对照组相比增加了278.4%。结论植酸?三聚氰胺阻燃体系能够进入木材，植酸与三聚氰胺复配处理能减少阻燃木材燃烧的热释放速率、总热释放量、总烟释放量与CO产率。植酸能催化木材脱水和炭化反应，使热解反应在较低温度发生，促使木材产生较多残炭。三聚氰胺能减缓木材热解速率，植酸与三聚氰胺协同作用可促使木材生成更多残炭。      

硼酸鄄硼砂及甜菜碱处理定向刨花板的协效阻燃性能

以速生杨木为原料、酚醛树脂为胶黏剂、硼酸鄄硼砂为阻燃剂、十二烷基二甲基甜菜碱为助剂,制备杨木定向 刨花板(OSB);并利用锥形量热仪研究硼酸鄄硼砂添加量为12%时,十二烷基二甲基甜菜碱的添加量(0.6%、1.2% 和1.8%)对OSB 阻燃性能的协效作用。结果表明:1)十二烷基二甲基甜菜碱添加量为1.2% 时与硼酸鄄硼砂的协 效作用最好,OSB 阻燃性能最优,该OSB 与空白试件相比,引燃时间延长,残余物质质量分数提高,平均释热速率、 释热总量、平均质量损失率、发烟总量和平均比消光面积等均有不同程度降低,其中抑烟效果最为显著,同时具有 促进成炭的作用。2)硼酸鄄硼砂与十二烷基二甲基甜菜碱之间存在显著的协效阻燃作用,能够有效改善OSB 的阻 燃性能。      

4A分子筛改性阻燃胶合板的研制

用4A分子筛改性脲醛树脂、BL阻燃剂处理杨木单板,通过正交试验设计,制备阻燃胶合板并检测其胶合强度及阻燃性能。结果表明,分子筛可提高阻燃胶合板的胶合强度,分子筛加入胶黏剂中对阻燃胶合板的阻燃性能影响不大。分子筛改性阻燃胶合板制造的优化工艺为阻燃剂浓度10%、分子筛量4%、涂胶量380g/m2、热压温度120℃。     

木材表面粗糙度的分析

该文采用探针法测定水曲柳、毛白杨和杉木不同加工表面的粗糙度,分析了影响木材表面粗糙度的因素. 并采用心理分析方法讨论了木材表面的粗糙感,以及触觉心理量与视觉心理量的关系. 为获得不同树种、切削加工方式、切面对木材工件表面粗糙度的影响,该实验分别选择了锯切、铣削、刨切和磨削加工的木材工件表面进行表面的粗糙度和粗糙感触觉心理量、视觉心理量的测量. 研究结果表明,树种、切削方式、切面和木材的表面组织构造会影响木材的表面粗糙度;表面粗糙度值因为加工方法不同而不同,随着加工精度的提高而降低. 水曲柳、毛白杨和杉木表面粗糙感的触觉心理量与视觉心理量呈正相关,针叶材表面粗糙感的触觉心理量与视觉心理量的相关性比阔叶材的大.       

分子筛前驱体对定向刨花板性能的影响

人造板阻燃研究中常将分子筛用作阻燃添加剂或协效剂,但合成分子筛通常使用水热方法,耗能大、流程复杂。本研究采用LTA型分子筛的合成前驱体浸渍处理刨花并制备阻燃定向刨花板(OSB)。通过热重分析(TGA)和极限氧指数(LOI)测试对浸渍处理刨花的热分解行为和燃烧性能进行考察,采用锥形量热测试和力学性能测试探究了分子筛前驱体处理刨花对OSB阻燃性能和力学性能的影响,并考察了残炭的微观形貌和元素组成。结果表明:分子筛前驱体浸渍处理提高了刨花的成炭性能和热稳定性,浸渍处理刨花的LOI由19.1%提升到44.0%,达到难燃级别。浸渍处理刨花制备的OSB第1、第2热释放速率峰值分别降低了48.1%和32.2%,总热释放量和总烟释放量较对照组分别降低了42.4%和47.0%。浸渍处理OSB的可燃气体产量减少、残炭量明显提升,同时在刨花表面生成Na₂CO₃和α-Al₂O₃等物质,提升了炭层稳定性,表明分子筛前驱体在气相和凝聚相方面均能起到阻燃作用。分子筛前驱体在刨花表面的沉积使刨花含水率提高、胶层的胶接性能下降,导致浸渍处理刨花制备的OSB各项力学性能均有所下降,但仍满足定向刨花板行业标准LY/T 1580—2010中OSB/3型刨花板的性能要求。