木材功能化阻燃剂研究进展

一剂多效是木材阻燃剂的主要发展方向。文中分别对常用的木材功能化阻燃剂和阻燃处理工艺的国内外研究进展进行了综述,包括磷氮硼阻燃剂、金属化合物阻燃剂、树脂阻燃剂、纳米阻燃剂和微胶囊阻燃剂及新型浸渍法、表面改性法和溶胶-凝胶法等阻燃处理工艺,讨论了木材阻燃研究的发展趋势。     

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。     

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。     

木材阻燃的回顾与展望

综合论述了木材阻燃处理的国内外现状,并提出其今后发展趋势。     

木材阻燃剂SLB处理木材的阻燃性能研究

选用新型木材阻燃剂SLB对马尾松和南洋楹两种木材进行了阻燃处理,并用氧指数法和木垛法对处理后木材的阻燃性能进行了测试。结果表明：用SLB阻燃剂处理木材,载药量达到40 kg/m^3以上时,阻燃性能达到相关标准的要求,阻燃效果随着载药量的增大而增强。在载药量相近时,南洋楹木材比马尾松木材的阻燃效果显著。     

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。     

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。     

美国阻燃处理木材的现状

总结美国阻燃处理木材的规范与标准,介绍美国主要阻燃处理木材生产商的阻燃木材产品,分析主要阻燃剂的配方及合成工艺、处理木材的工艺与技术特点,为国内阻燃处理木材行业的技术发展提出建议.     

热处理对木材力学性能的影响综述

热处理可有效提高木材尺寸稳定性,同时对木材力学性能也有明显的影响。文中按照力学指标分别综述热处理工艺对静曲强度/弹性模量、抗压强度、脆性/冲击韧性及其他力学性能的影响,进而总结热处理对木材力学性能影响机理的研究进展;提出可以从以下方面深化热处理技术的研发:一是热处理技术研发时宜根据应用领域科学选择合适的力学指标,二是进一步拓展热处理介质以控制力学性能损失,三是进一步探索热处理对木材不同力学指标的影响机理。     

中外木材物理力学数据的换算

根据中外木材物理力学性质试验方法标准的差异，提出了中外木材密度、干缩性和力学强度等试验数据的换算方法，以解决两类木材试验数据的对比问题。     

壳聚糖金属配合物处理后竹材的防褐腐作用及力学性能

以4年生新伐毛竹为试材,以褐腐菌棉腐卧孔菌为试菌,对壳聚糖铜配合物(CCC)、壳聚糖锌配合物(CZC)及相应的金属盐(氯化锌)和铜铬硼(CCB)、ACQ处理材的耐腐性能、力学性能及胶接性能进行研究.结果表明:1) CCC处理的竹材对棉腐卧孔菌的耐腐性能不及CCB和ACQ处理材;但是,随着CCC处理浓度的增加,处理材耐褐腐性能明显增加,当处理材中金属离子保持量达到5.141 kg·m-3时,腐朽后质量损失低于6.1%.2) CZC处理毛竹试材的耐腐效果低于CCC、CCB和ACQ,略高于氯化锌处理材,当CZC中金属离子保持量高于5.091 kg·m-3时,处理材的质量损失在26.4%～29.0%之间.3) 同素材(未处理材)相比,经防腐剂处理后的竹材力学性能及胶接性能均有不同程度下降,尤其是CCB处理材.在所测指标中,抗弯弹性模量和抗弯强度下降最明显,横纹抗压强度和胶接强度除CCB外变化不大.     

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。     

动态热机械分析在木材加工行业的应用

阐述动态热机械分析的基本原理,讨论动态热机械分析方法在木质材料的力学性能检测和评价等方面的应用.     

硅烷偶联剂对木粉/HDPE复合材料力学与吸水性能的影响

采用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(DB-550)、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-570)和γ-巯丙基三乙氧基硅烷(DB-580)6种含有不同取代基的硅烷偶联剂对木粉(WF)进行表面处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)混合挤出制备处理木粉/HDPE复合材料。对复合材料的拉伸、弯曲和无缺口冲击强度及吸水率进行测试,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断面微观形态,并对硅烷处理前后的木粉进行红外光谱(FTIR)分析,从而筛选出较适宜的硅烷偶联剂。结果表明:经这6种偶联剂对木粉处理后,复合材料的力学性能、耐水性和界面相容性都有所改善,其中A-171的处理效果最好,处理后复合材料的弯曲、拉伸和无缺口冲击强度分别提高了31.59%,31.26%和49.29%,冷水和沸水吸水率分别降低了59.71%和48.29%。通过对复合材料SEM观察和FTIR分析可知:A-171成功与木粉发生缩聚反应,最有效地改善了复合材料的界面相容性。这应归因于乙烯基三甲氧基硅烷兼有适宜地与木粉发生缩聚接枝反应及可能与HDPE...     

近红外光谱分析技术在木材机械性能检测中的研究进展

近红外光谱技术具有快速、无污染、成本低廉、准确性高等优点,相比其他无损检测方法,被广泛应用于农业、医学、化工、造纸等各个领域。国内外许多科研工作者在木材材性分析和检测方面也作了大量的探索。本文主要介绍木材材性分析的重要性、近红外光谱技术的基本原理和特点,国内外林业科技工作者在辐射松、蓝桉、火炬松和粗皮桉等不同树种木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、密度和压缩强度等物理力学性质检测方面所做出的贡献和取得的进展,通过介绍可以看出NIR技术具有很大的潜能,它可以快速、准确的获悉木材的性质,从而对木材进行科学合理的利用。     

气相色谱—质谱法测定阻燃人造板中多溴联苯醚

建立气相色谱-质谱法测定阻燃人造板中的多溴联苯醚。样品经粉碎后,采用甲苯超声提取,提取液经硅胶净化后,用配有EI源的气相色谱-质谱联用仪测定。结果表明,本方法检出限为3 mg/kg,回收率为91.7%,相对标准偏差为7.79%。该方法灵敏度、准确度、精密度高,适用于阻燃人造板中多溴联苯醚的分析检测。     

人工林米老排木材的物理力学性质

对23年生人工林米老排木材物理力学性质进行了测定和分析.结果表明:木材气干密度、全干密度和基本密度分别为0.577 g/cm3,0.554 g/cm3,0.463 g/cm3,属中等级别.木材全干差异干缩和气干差异干缩分别为1.963和2.442,弦向和径向干缩湿胀差异较大;木材端面、弦面和径面的硬度分别为5 717.0 N,3 963.7 N和3 822.8 N,弦面和径面的抗劈力分别为16和14 N/mm,弦面和径面的顺纹抗剪强度分别为11.6 MPa和11.3 MPa,抗弯强度和抗弯弹性模量分别为132.3 MPa和13 092 MPa,冲击韧性为62.5 kJ/m2,顺纹抗压强度为48.7 MPa;木材综合品质系数为3 909×105Pa,品质系数非常高,属高等级材.