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。     

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.     

间歇和连续微波干燥对木材内蒸汽压力与温度变化的影响

对间歇和连续微波干燥过程中木材内部温度、蒸汽压力的变化以及二者相互关系进行探索.结果表明:木材在连续微波干燥过程中,温度的变化大致分为快速升温段、恒温段和后期升温段;微波辐射功率增加,升温速度加快,恒温段温度提高,时间缩短;内裂通常在高含水率木材高功率连续加热时出现;在木材温度上升到100℃之后,适当减少微波功率输入,或采用间歇输入微波能的方法可有效避免内裂的发生;炭化通常出现在木材干燥后期.适当控制木材中含水率,避免过低,减少微波能输入或采用间歇输入微波能的方法,可有效防止木材炭化.     

微波处理中木材内温度分布的数学模拟

从热传导的物理规律出发,建立微波加热过程中木材内部热传导模型,并通过理论模拟揭示不同微波加热方式对预处理中木材内部温度分布的影响规律。结果表明:微波处理过程中,木材内部的温度分布规律及均匀性与微波加热方式直接相关;当采用单向微波辐射的方式进行加热时,沿着微波入射方向,木材温度逐渐降低,木材内部温差较大,且温度分布均匀性较差;当使用双向微波辐射的方式进行加热时,木材内能形成内高外低的温度梯度,且温度分布均匀性较好。     

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。     

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。     

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。     

木材炭化机理的研究——炭化方法和炭化条件对杉木间伐材炭化物物性的影响

采用一步炭化法与二步炭化法,加盖炭化法与未(不)加盖炭化法对杉木间伐材木屑在不同炭化条件下进行热解研究,同时结合元素分析方法,探讨了杉木间伐材木屑炭化的固体产物得率及其基本性质的变化规律.研究结果表明炭化温度在400～600℃之间,炭化物得率下降十分明显,此后相对趋于恒定;加盖炭化法的得率高于未加盖法;升温速率对炭化物得率有较大影响.无论是一步炭化法还是二步法,炭化氛围气为空气时的炭化物固定碳含量及炭化物的还原性较氮气高.无论氛围气体是空气还是氮气,炭化物的还原性均随着炭化温度升高而升高.     

信息窗

▲日本制成难燃木材.日本一家公司的专家将一种特制的防火剂,用高压将其均匀地渗入到木材内.使木材变成由防火剂充填导管间组织的密封结构.这样处理后的木材,在明火点燃、火烤和加热后,虽会慢慢地炭化变焦,但不易在短时间内燃烧殆尽。经测验,燃烧3厘米厚的这种板材需要40分     

椰壳热解炭化热分析研究

椰壳是一种优质活性炭原料,利用同步热重-差热分析仪(TG-DTA)对椰壳的热失重、热效应、热稳定性进行研究,分析了椰壳热解炭化的机理。作者还探讨了椰壳热解温度、升温速度对其炭化得率、分解速率的影响。实验结果表明:在5种升温条件下,椰壳热分析曲线都有两个失重阶段。热解温度区间在200~410℃之间。控制第二失重阶段是椰壳热解炭化的关键,提高升温速率在一定程度上会有利于椰壳热解反应的进行。当升温速率为20℃/m in,此时分解热焓为792.15 J/g,失重为31.925%。热解终温宜选择575℃。为椰壳的炭化工艺优化提供理论依据。