木材燃烧炭化行为研究与建议

木材在高温中的表现是当前木结构防火研究中的一个热点和难点,理解其炭化行为对木结构防火设计和防控至关重要。国外对木材炭化行为进行了全面系统的研究,而我国此类研究鲜少。笔者从现有炭化速率推荐值、炭化行为的影响因子、炭化模型的建立以及木材炭化微观构造这四个方面对国内外木材炭化行为研究进行梳理和总结,旨在为我国木材炭化行为系统研究和木结构防火设计规范制定提供参考和借鉴。     

高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律

本文在160~220℃范围内,对人工林马尾松木材进行了高温炭化处理,并研究了处理温度和处理时间对木材平衡含水率的影响规律。结果表明:随着炭化温度的提高,木材的平衡含水率降低,当炭化温度为160℃、180℃、200℃、220℃时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.18%、6.84%、6.25%和4.88%,与对照材相比,其平衡含水率分别降低了16.81%、20.83%、27.60%和43.53%;随着炭化时间的延长,木材的平衡含水率逐渐降低,当炭化时间为1 h、2 h、3 h、4 h时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.01%、6.83%、6.48%和6.25%,与未处理材相比,其平衡含水率分别降低了18.82%、20.89%、24.92%和27.60%。     

木材炭化与炭化物利用研究进展

木材通过炭化可转化为木炭, 进一步反应可以制备隔音材料、环境净化材料、导电材料、电磁屏蔽材料以及类似陶瓷结构的仿生材料等新型生物质材料。文中从炭化的方法、机理以及产物的应用等方面对木材炭化的研究进行了综述。     

炭化木物理力学性能的研究

以速生杉木为原料制备炭化木,主要研究了炭化工艺条件对炭化木(又称热处理木)物理力学性能的影响。研究表明:当热处理温度由常温增加至220℃时,炭化木材色逐渐变深,含水率逐渐降低,由13.40%降至4.89%,吸水性能较大幅度降低,由未处理素材的1.616%降至0.879%,同时密度由未处理素材的0.368g/cm~3减小至0.326 g/cm~3,静曲强度下降约25%左右,弹性模量先增加后减小,减小量约4%左右,冲击韧性也先增加后减小,减小量约42%左右,受热处理条件影响程度较大,而且木材干缩和湿胀系数明显下降,较大程度提高了木材的尺寸稳定性。     

竹材热解及炭化收缩特征分析

对四种竹材的热解行为及炭化收缩现象进行了分析研究,结果表明:(1)竹材的种类和年龄对其热解特征和炭化收率有重要影响;(2)炭化过程中竹材收缩率随温度升高而增大;(3)竹材的炭化收缩率在不同年龄、不同部位也有差异.在相同炭化温度下,竹材炭化过程中切向和径向的收缩率高于轴向.     

杉木炭化前后化学成分变化的研究

研究了杉木炭化前后化学成分的变化情况。分析了杉木经160、190、220℃炭化后,苯-醇抽提物、木质素、纤维素、综纤维素及1%NaOH提取物含量的变化。研究表明:随着炭化温度的升高,苯-醇抽提物、木质素含量呈现上升趋势;纤维素含量总体上呈下降的趋势,综纤维素的含量也呈现下降的趋势,比纤维素的下降要明显;1%NaOH提取物的含量稍微上升。炭化温度较高时,木材内部的营养成分破坏越严重,木材的防腐性能越好,但强度有所下降;炭化温度较低时,能够更好的保持木材的强度及性能,因此应根据实际需要来选择木材的炭化温度。     

第七届日本木材炭化学术会议

日本木材炭化学会是在日本京都大学生存圈研究所的倡导下于2003年成立的，旨在促进与木材、竹材等生物质材料和煤等矿物资源的热解炭化有关的学术交流。日本在炭化及其新型炭材料的研究方面处于世界领先地位。尽管木材炭化是一个传统的研究课题，但日本的东京大学和京都大学等世界著名大学都在开展木材炭化及其相关的研究与开发。     

木材炭化及其物理力学性能的研究

以水杉、杨木为原料制备炭化木,研究炭化工艺对木材物理力学性能的影响。结果表明：随着炭化温度的升高,炭化木材色逐渐变深,平衡含水率逐渐降低,密度降低,水杉密度由0.428g/cm3减小至0.340g/cm3,杨木密度由0.482g/cm3减小至0.338g/cm3,水杉抗弯强度下降约42.39%,杨木抗弯强度下降约46....     

中温炭化木材的化学组分及物理力学性能变化北大核心

为解决家具企业用材的开裂变形问题,提高其尺寸稳定性,以美国白蜡木(Fraxinus americana)素材及炭化材为研究对象,测定了炭化材化学组分含量及物理力学性能的变化。结果表明:炭化材的纤维素和综纤维素含量降低,综纤维素含量降低更明显,苯醇抽提物含量增加;热处理炭化使木材密度、干缩率、吸湿膨胀率及平衡含水率明显降低,木材尺寸稳定性改善;炭化材力学强度降低不明显,不影响其作为家具用材的使用。因此,对美国白蜡木进行125℃、10 h的炭化处理,可以满足家具用材的需求,炭化效果理想。     

炭化竹板环氧树脂浸渍量的研究

采用常规浸渍的方法,炭化竹板的环氧树脂浸渍量低。本研究针对这一问题,采用加压浸渍的方法来提高炭化竹板的环氧树脂浸渍量。试验证明,通过加压的方式可明显提高炭化竹板的环氧树脂浸渍量。这为进一步研究炭化竹板与木材复合打下基础。     

炭化处理对杨木声学振动特性的影响

为了探究炭化处理对木材板材声学振动性能的影响和规律,本文对45块白杨试件进行不同炭化温度(170、190、210℃)和不同保温时间(2、3、4 h)的炭化处理。采用了傅立叶变换频振动频谱分析仪(fast Fourier transform,FFT)测定炭化处理前后的杨木密度、比动弹性模量、声辐射品质常数、声阻抗及弹性模量与剪切模量比值的变化规律。结果表明:炭化处理工艺对不同的声学振动参数有不同的影响规律,当处理温度为210℃、保温时间为3 h时,可以较为显著的提高木材综合声学振动性能。     

钴氮共掺杂炭化木的制备及其降解罗丹明B性能研究

钴基催化剂因其高催化活性而在水处理领域被广泛关注,然而循环稳定性低、分散性差等问题制约其应用。本研究通过聚多巴胺改性处理木材,浸渍钴盐溶液后再进行炭化,成功制备了钴氮共掺杂炭化木。结合X射线衍射、比表面积测定仪、拉曼光谱和扫描电子显微镜对其进行表征,并通过降解实验发现炭化木中的钴与掺氮炭层能够协同活化并产生活性物质（1O2,O 2·-）,在20 min内对罗丹明B的降解率可达99.60%。研究为炭化木基负载型催化剂的设计与制备提供思路。     

微炭化工艺对橡胶木和杉木性能的影响

对橡胶木和杉木进行微炭化处理,研究微炭化工艺（炭化温度为130、140、150、160℃,保温时长为5、7、9 h）的可行性,并与未处理材和高温热改性材（温度为180℃,保温为2 h）对比,以试件的失重率、尺寸稳定性和颜色作为表征指标。结果表明：随着处理温度的升高和处理时间的延长,两种木材的失重率和尺寸稳定性逐渐提高,颜色变深。当温度为160℃,保温为9 h时,两种木材的失重率与高温热处理材相当,但杉木的各项评价指标明显更优。     

美国木材与纤维复合材料研究现状

对美国木材工业及纤维复合材料方面的研究及发展现状进行了论述, 重点介绍木材工业、木结构材料、木基复合材料、纤维复合材料、木材化学利用和木材生物质能源等领域的研究现状和发展动态, 并针对我国木材利用现状提出开展木材资源系统基础及应用研究、加快环境友好型天然纤维复合材料研发和加强木材化学及能源利用研究的建议。     

高温炭化热处理对杉木XRD特征的影响规律

采用X射线粉末衍射仪研究高温炭化热处理对杉木XRD特征的影响规律。结果表明：高温炭化热处理对杉木纤维素结晶区002晶面衍射峰位置的影响不显著;不同处理温度水平下处理时间对木材X射线衍射峰强度的影响表现出不同的变化趋势;当处理时间相同、处理温度不同时,随着温度的升高,衍射峰强度呈现出先升高、后降低、再升高的趋势。     

木结构在我国建筑中应用的前景

本文指出木结构在建筑结构中的应有地位，提出为传承中华文明应修缮驰名的古代木结构，关注木结构在我国停用20年导致木结构学科消亡的严重后果；呼吁引进新技术，建立木结构研究中心，培养接班人。文章还介绍国际上木结构科技的新发展，特别是复合木材结构，例如胶合木、结构复合木材、结构人造板、预制复合木材工字形搁树，等等。     

《炭化木》行业标准向社会征求意见

由国家木材发展中心起草制定、商务部批准的《炭化木》行业标准,目前已完成征求意见稿,并进入征求意见阶段。该标准为推荐性行业标准,是中国木材节约和代用标准体系的一个组成部分。《炭化木》行业标准规定了炭化木的外观、材质、炭化处理等要求,以及检验方法与规则,运输与贮存的要求。适用于建筑与装饰、家具、园林景观等使用的炭化木。     

日本木炭炭化装置应用现状及其发展

日本木炭工业主要采用旋转炭炉、平板炉、螺旋式锯屑连续炭化炉和流动式连续炭化炉等炭化法。日本对生产黑炭或白炭的炭窑进行了多方面的研究表明,使用廉价的锯屑、树皮、枝桠材作为原料制造木炭,即使得率较低,但可应用廉价的炭化工艺。1 日本炭化装置使用现状     

温度和炉内氧含量对竹木及稻壳炭化的影响

竹木及稻壳等炭化过程中,炭化温度和炭化时间是十分重要的工艺参数,除此以外炉内氧含量对其炭化效果也有非常大的影响。通过改变炭化温度以及调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炭化温度和炉内氧含量对竹木及稻壳等炭化的影响。试验结果表明炭化过程中炉内氧含量一定时,随着炭化温度的提高,得炭率逐渐降低,导电性能更佳。炭化温度一定时随炉内氧含量的提高,得炭率下降。     

木质炭化物对挥发性有机污染物吸附性能的研究

本文探讨了炭化温度对木材炭化物的得率 ,还原性 ,pH值 ,苯蒸气、三氯甲烷蒸气吸着率的影响。结果表明 ,30 0～ 90 0℃的炭化温度下 ,木炭的得率随着炭化温度升高而下降 ,并在 6 9 8%～ 2 0 6 %的范围内变化。炭化温度为 70 0℃时 ,产物木炭的比表面积最大 ;80 0℃时 ,木炭元素组成中的 (C H) O的摩尔比值最大 ,这意味着该木炭的还原性最大。木炭水溶液的pH值随着炭化温度上升而增加 ,炭化温度小于 5 5 0℃时呈酸性 ,大于 5 5 0℃时为碱性。炭化温度对木炭环境净化能力有显著的影响 ,6 0 0℃炭化得到的木炭对三氯甲烷蒸气的吸附率最大 ,高达8 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍 ;80 0℃炭化得到的木炭对苯蒸气的吸附率最大 ,达 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍左右。