锥形量热仪法研究FRW系列阻燃剂的抑烟性能

采用锥形量热仪法,对FRW系列木材阻燃剂产品FRW-C1和FRW-C2的抑烟性能进行了评价。结果发现:FRW-C1和FRW-C2阻燃处理木材的烟比率、比消光面积、CO2质量分数及产生速率,均比未处理木材显著降低;二者均能有效地降低木材燃烧时的烟浓度和烟释放量,而对木材燃烧时的CO释放无显著影响。     

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。     

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。     

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。     

落叶松木材的FRW阻燃处理技术

研究采用真空加压法、以新型木材阻燃剂ＦＲＷ对难以浸注处理的落叶松木材进行阻燃处理。结果表明，在压力为１．４ＭＰａ、加压时间为１８０ｍｉｎ、前后真空度均为０．０９８ＭＰａ、前真空时间为３０ｍｉｎ及后真空时间为１５ｍｉｎ的工艺条件下，能初步实现落叶松木材的有效处理。     

FRW阻燃刨切薄竹的阻燃特性

采用FRW阻燃剂对刨切薄竹进行阻燃处理,用锥形量热仪(CONE)测定不同载药率下处理材与未处理材的阻燃性能。结果表明:在25kW·m-2的热辐射功率下,刨切薄竹经FRW阻燃处理后,热释放速率、总热释放量和总烟释放量随着载药率的增大而减小,处理材在燃烧过程中不会出现较高火焰的燃烧过程;处理材与未处理材相比,点燃时间延长,残余物质量增加;FRW阻燃处理刨切薄竹的阻燃和抑烟效果明显。     

膨胀型水性改性氨基树脂木材阻燃涂料的阻燃和抑烟性能

以聚乙酸乙烯酯树脂(PVAc)与脲醛树脂(UF)共混物为成膜物质,磷酸脒基脲(GUP)-聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MEL)为膨胀阻燃体系,制得膨胀型水性氨基树脂阻燃涂料(C).利用锥型量热仪(CONE)分别对市售阻燃涂料(A)、自制阻燃涂料成膜树脂(B)、自制膨胀型阻燃涂料(C)涂敷的胶合板以及胶合板素板(S-JHB)进行系统测试和对比分析.结果表明:阻燃涂料C大幅度降低了胶合板的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),提高了残余物质量分数(Mass),显著延长了点燃时间(TTI),降低了CO释放速率(PCO)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP),具有十分优秀的阻燃性能和抑烟性能并且明显优于商品涂料A.热重分析(TGA)结果显示:阻燃涂料C中成膜物质的热解过程由于膨胀阻燃体系的加入而变得缓慢,并且成炭效果显著.     

用CONE法研究竹材的阻燃性能

以毛竹为对象,利用锥形量热仪,在50 kW·m-2的热辐射功率下,对毛竹去除竹青保留竹黄(去青)、去除竹黄保留竹青(去黄)以及竹杆上、中、下(保留竹青竹黄)不同部位的竹材进行了燃烧性能的测定,分析了它们的燃烧性.结果表明,点燃时间、第二释热峰出现的时间及峰值、质量损失速率与竹材两表面的去与不去有极显著线性相关关系;竹杆部位与点燃时间有极显著性,与质量损失速率(峰值)有显著相关,与第二释热峰出现的时间及峰值分别为无显著相关及有一定相关;比消光面积与竹材两表面的去与不去及竹杆部位无显著相关.     

酚类阻燃剂处理杉木热解过程的热动力学研究

抗流失阻燃剂是当前阻燃剂研究开发的一个重要方向。采用TG DTA热分析技术研究了酚类阻燃剂处理杉木热解过程各阶段的木炭产量和热动力学参数。结果表明 ,酚类阻燃剂阻燃处理杉木的产炭量因苯环上取代基不同而不同 ,其阻燃作用的大小顺序为 :氨基 >溴 >硝基。同时具有氮元素和溴元素的二溴硝基苯酚和二溴氨基苯酚的产炭量都大于相应的单取代苯酚衍生物。浸泡实验后 ,磷酸氢二铵的产炭损失率是二溴硝基苯酚的 5倍。阻燃处理后产炭量的增大总是对应于炭化阶段热解反应峰温降低、反应速率常数增大 ,但产炭量的增大程度与这些热动力学参数的改变是负相关的。因此 ,氮和溴的苯酚衍生物不仅对木材具有很强的阻燃作用 ,而且具有很强的抗浸泡能力 ,氮元素的阻燃作用与其在阻燃剂中的氧化态关系极大 ,氮和溴在木材阻燃中存在协同增效作用 ,阻燃处理对木材的吸湿性也有影响。     

阻燃复合胶合板的试制

本文概述了ＦＲ改性脲醛树脂、硼类复合物、缩合磷酸胍３种阻燃复合胶合板的试制，并对各种复合胶合板的主要物理力学性能和阻燃性能进行了对比、分析。结果表明，上述３种阻燃复合胶合板阻燃性能良好，后２种与普通复合胶合板相比，各项力学性能虽略有降低，但影响不大。     

软X—射线法测定木材生长轮密度的研究

本文开发了一种用于木材生长轮材质变异分析的软X-射线测量法,对14种木材进行了测定和分析,获得了满意的测量结果。     

ＦＲ—１、ＦＲ—２及ＰＦ树脂对木材阻燃、防腐、尺寸稳定等效果的研究

功能性改良药剂ＦＲ－１、ＦＲ－２及ＰＦ树脂处理马尾松、毛白杨后对木材阻燃、防腐、尺寸稳定及ＭＯＥ／ＭＯＲ的研究结果表明，ＦＲ－１处理的马尾松吸药量为３４．５kg/m^3时，氧指数可达６１％。ＦＲ－１处理的马尾松、毛白杨达到阻燃标准时，其用药理根据板材的厚度进行了初步确定，剂量范围为３０－９０kg/m^3。ＦＲ－１及ＦＲ－２在达到阻燃用药量的同时，处理后的马尾松、毛白杨耐腐试验的重量损失率小于或按拉１０％。ＦＲ－１处理的马尾松、毛白杨、吸药量分别为７５．６及９３．５kg/m^3时，吸水至饱和时，木材抗湿胀率（antiswelling ef-ficacy,ASE)分别为３０％、４６％；ＰＦ树脂处理的马尾松、毛白杨 、吸药量分别为７９．０％、６３．８kg/m^3时，ＡＳＥ分别为４６．２％、４１．４％。各处理对抗弯弹性模具（ＭＯＥ）影响为，ＦＲ－１处理的马尾松，ＭＯＥ差异不明显，ＦＲ－１处理的毛白杨，ＭＯＥ增加幅度为６．１％，ＰＦ树脂处理的马尾松，毛白杨、ＭＯＥ增加幅度分别为１０．６％及１７．９％。ＦＲ－１处理的马尾松、毛白杨对抗弯强度（ＭＯＲ）影响不明显。     

木质材料表面粗糙度光学付立叶测量方法的研究

阐述了木质材料表面粗糙度现有的测量技术与研究现状，研究了木质材料表面的统计模型和一维高斯型木质材料表面光学付立叶变换谱强度分布的模型，并得到了计算木质材料表面粗糙度均方根误差和自相关函数的数学公式。测量两个参数的实验系统，将具有非接触、高测量速度、测量不受被测材料影响和能得到比较多的轮廓信息等优点，进一步完善后，可用于木质材料表面粗糙度的分类检测及监控。     

木质材料变参数流变模型的研究

如何建立木材在变载荷下蠕变的数学模型，是木材流变学在理论研究和生产应用中迄今尚未解决的问题。本文突破传统的常参数建模方法，提出一种变参数流变模型的概念，并以两单元的变参数Maxwell模型拟合了杨木的蠕变性质。结果表明：采用变参数流变模型不仅能以较少的弹、粘单元组合代替常参数的多个弹、粘单元组合模型，使流变参数便于求解，且对不同形式变载荷下的蠕变变形，均有很高的拟合精度。