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。     

阻燃处理米槠热分解的热动力学分析

将硼酸、硼砂混和制成均匀的阻燃剂,并以脲醛预缩液为载体,用于处理试材,并采用TG和DTA方法来分析经处理与未经处理的米槠热解时的热动力学特性,结果表明该阻燃体系能使米槠的热解温度降低,平均热解失重率降低、失重过程变缓,产炭量增加、在炭化阶段的失重变小。     

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。     

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。     

木屑添加磷酸与氯化锌热解的DTA/TG曲线比较研究

应用差热天平对磷酸和氯化锌药品及分别添加磷酸和氯化锌的木屑、分离纤维素、分离木素热解过程的DTA TG曲线进行比较。分析结果表明 :磷酸和氯化锌两种试剂有相似的DTA TG曲线变化状况 ,两试剂也都较稳定 ;但在高温气化区间 ,磷酸试剂的起始气化温度、热解终温和残余量都明显高于氯化锌试剂。添加两种药品的木屑热解过程的DTA TG曲线变化相似 :在初期都催促炭化反应 ,在 2 0 0℃左右基本上完成炭化阶段 ;随着温度升高 ,进入主要活化温度区间 ,在高温区都发生气化反应。不同的是 :适宜的活化温度区间 ,H3PO4 -木屑明显比ZnCl2 -木屑宽。同时气化反应温度、热解终温及其残余量也是前者高 ,这说明磷酸保护炭体的作用比氯化锌强。添加两种药品对纤维素热解过程的影响 ,总体变化类同于对木屑的影响。同时 ,两种药品对纤维素热解的影响差异小。添加两种药品对木素热解的影响差别较大。磷酸影响着木素热解的全过程 ,不过影响程度不如纤维素和木屑。氯化锌对木素热解的初期促进炭化反应 ,但在热解的中、后期 ,尤其是后期基本上不起作用了。从DTA TG曲线比较分析 ,结合小型炭活化试验结果得知 ,在本试验下 ,磷酸法较佳温度是 4 0 0℃左右 ,氧化锌法是 5 0 0℃左右。     

纤维素与半纤维素热解过程的相互影响

以微晶纤维素为纤维素模型物,以木聚糖为半纤维素模型物,采用同步热分析仪(STA)及热重和傅立叶红外光谱仪联用技术(TG-FT-IR)对微晶纤维素、木聚糖以及两种成分不同比例的混合组分进行了研究,以考察纤维素和半纤维素在热解过程中的相互影响。结果表明微晶纤维素和木聚糖均有一狭窄的快速热解温度区间,而且两者热解区间不重合。在微商热失重(DTG)峰对应温度区间微晶纤维素热解有一明显的吸热峰,吸热量为547.98 J/g,木聚糖热解则有一个比DTG峰较晚出现的小吸热峰,吸热量为45.01 J/g。木聚糖与微晶纤维素的混合组分的热解研究中发现,在DTG曲线上有两个分别由它们热解引起的失重峰,随着组分中比例的变化两个热失重峰此消彼长。微晶纤维素的热解失重峰不仅往高温区移动,而且热解速率减缓,热失重范围变宽。在DSC曲线上有两个分别由木聚糖和微晶纤维素热解所引起的吸热峰,木聚糖的吸热峰受组分中比例的变化影响较小,而微晶纤维素吸热峰随着纤维素比例的下降而明显减小。FT-IR检测到的主要有气体产物为H2O、CH4、CO2和CO。木聚糖与微晶纤维素的混合组分热解产物析出规律总体上是两者热解产物析出的叠加,与单独热解相比组分的混合有利于CH4、CO的生成,而CO2的产量则有较大幅度的下降。     

澳洲坚果壳活性炭制备的热解特性研究

以澳洲坚果壳为原料,磷酸为活化剂,利用同步热重-差热分析仪(TG-DTA)对澳洲坚果壳的热失重、热效应以及热解机理进行探讨.实验结果表明:不同条件下的澳洲坚果壳的热分析曲线都有两个失重阶段和相应的吸热峰或放热峰.澳洲坚果壳热解温度在200～410 ℃之间,800 ℃时残余量接近零.以磷酸为活化剂浸渍12和24 h的磷酸-澳洲坚果壳炭化和活化温度区间为130～400 ℃,800 ℃时残余量分别为34.431 %和17.743 %.磷酸-澳洲坚果壳较佳的活化温度在400 ℃左右,浸渍时间选择24 h为宜.同时随着浸渍时间的增加,DTG峰值温度呈现向低温推移的趋势,由未浸渍的363.63 ℃降至为243.71 ℃和238.37 ℃.磷酸浸渍对澳洲坚果壳有明显促进炭化作用,使其在130 ℃左右就开始热解炭化,研究结果为澳洲坚果壳活性炭制备提供理论依据.     

阻燃处理木材的热分析

为研究阻燃处理对木材热解过程的影响,将未处理的和经过阻燃处理的木材进行热分析(包括TG、DTG、DSC),其结果表明:阻燃处理可改变木材发生剧烈热分解时的温度和重量损失速率,并使400℃时的残留物重量明显增加,在20～450℃范围内,未处理木材的DSC图谱有三个峰,相应于三个不同的热解阶段;不同阻燃剂的加入可明显地改变DSC图谱的峰形和峰位,即改变了木材的燃烧性能。此外本文还结合实验结果,对阻燃剂的作用机理提出了初步解释。     

森林火行为与特殊火行为研究进展

森林火灾主要包括地表火、地下火、树冠火3种蔓延形式。目前火蔓延模型主要关注于森林地表火的蔓延研究, 对一些特殊的火行为, 如树冠火、火旋风、飞火等研究极为薄弱, 而这些火行为在特大森林火灾的蔓延传播中起着重要作用, 往往加速火蔓延, 并对扑火人员造成生命危险。我国森林大多集中在山区, 火灾一旦发生, 由于复杂的地形、不均匀的可燃物分布、多变的局地风和林火的相互作用, 极易形成复杂的火行为。文中对森林火灾中的火行为和特殊火行为进行了论述, 讨论了当前的研究进展和未来发展趋势。     

林火研究综述(Ⅰ)——研究热点与进展*

在危害森林的诸因子中火灾是一种最具破坏性的灾害。各林业先进国家都非常重视林火研究工作。森林防火是一门综合性的科学，其研究热点包括基础研究和应用研究。近些年林火研究涉及国家森林火险等级预报、林火控制技术、雷击火自动定位系统、遥测自动林火天气站网、火发生与火行为规律、计划烧除、火生态、可燃物燃烧过程、灭火喷洒技术、烟尘特征和扩散等。     

林火行为和扑救技术研究进展

森林火灾会破坏森林资源,积极开展林火扑救研究对于保护森林资源具有重要意义。林火行为研究一直是林火研究领域的重点。文中针对地下火、地表火和树冠火3种类型,从火行为和扑救技术2个方面进行综述;认为通过研究林火发生与蔓延机理,建立基于燃烧物理机制的火增长模型,是发展林火扑救技术的科学基础。林火行为未来研究的重点是,探究自然条件下的地下火蔓延机制,发展地下火探测技术;完善地表火和树冠火蔓延的物理模型,确定地表火向树冠火转换的临界条件;提升火行为预报能力和开发扑救装备,增强扑救能力。     

林火研究综述(Ⅱ)——林火预测预报*

林火预测预报是综合气象要素、地形、可燃物的干湿程度、可燃物类型特点和火源等，对森林可燃物燃烧危险性进行分析预测，天气预报的准确性直接影响林火预报的准确性。林火预测预报分为火险天气预报、林火发生预报和林火行为预报。林火预测预报从20世纪20年代迄今，已有80余年的历史，在世界各国发展很快。林火预报研究中的关键问题是主要因子的选择和预报因子的测定。林火预测预报主要方法有：经验法、数学方法、物理方法、野外实验法和室内测定法等。     

森林火灾扑救中扑火队员的安全防范

扑火安全是一个世界性难题, 在扑救森林、草原火灾中, 造成人员伤亡的情况多种多样。扑火需要在高温下进行艰苦的工作, 大部分时间在野外, 地形陡峭崎岖, 远离交通, 危险性大, 事故发生率高。森林扑火人员经常处于恶劣的环境, 即使有各种防护装备和器材, 仍有可能在森林火灾中烧伤、摔伤、烟气中毒或受到其他伤害, 所以对森林火灾扑救工作的危险性要有充分的认识, 并对必要的安全措施给予密切的关注。     

森林灭火装备的现状与展望

综述了国内外森林灭火装备使用与研究的现状,分析了不同类型灭火装备的作用和特点,并指出了它们存在的问题。针对森林火灾的特点,提出了森林灭火装备使用和研制的一些原则。     

林火管理对火动态的影响

火是森林生态系统最主要的干扰因子之一。火动态研究是开展科学林火管理的基础。文中总结了当前全球各种植被类型的火动态,分析了不同林火管理政策对林火动态的影响,根据当前火动态恢复与重建的理论与技术发展提出了综合林火管理技术的发展趋势与技术难点。     

林火增长模型及应用软件

火增长模型可以预测将要发生的林火行为, 指导林火扑救和评估林火管理政策。文中分析了影响火模拟的主要因子, 对当前主要的火增长模型, 包括经验模型、半经验模型和物理模型进行了概述, 并列举了应用比较广泛的火增长模拟软件包括Prometheus, Behave Plus和Farsite等的主要特征, 讨论了火增长物理模型的局限性及未来发展方向。     

森林火灾中高能量火——飞火研究进展

森林火灾中高能量火的爆发伴随着突发性、随机性和不可抗拒性,会给森林火灾的扑救工作带来极大困难,并对扑火人员的生命安全造成严重威胁。飞火是一种较为常见的高能量林火行为,飞火的产生往往是林火行为愈演愈烈的唯一警告。文中结合国内外森林飞火行为相关研究进展,阐述了飞火的产生原因,并从飞火不同燃烧阶段以及不同火源引燃机理等方面总结飞火行为研究进展,分析飞火的形成机制,以期为提高森林火灾扑救效率、减少森林火灾扑救伤亡和进一步开展飞火研究提供参考。     

黑龙江省夏季林火火焰高度和火强度的研究

介绍了黑龙江省夏季森林火灾的种类,其包括地表火、地下火、树冠火三种.分析了这三种林火蔓延方式之间的相互演变关系,阐述了火强度的研究方法并给出了平均火强度值.