竹材阻燃研究现状及展望

随着竹材的广泛应用,对其阻燃性能要求越来越高。通过分析竹材的主要化学组成,探讨竹材的燃烧特性,阐述了常见的竹材阻燃剂—磷氮系阻燃剂、硼系阻燃剂、磷氮硼复合型阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂和树脂阻燃剂的应用现状及阻燃机理,总结了锥形量热仪法、极限氧指数法、热分析法等阻燃效果评价的测试表征方法,并对今后的研究趋势进行了展望,提出了竹材阻燃的发展方向和思路。     

5种竹材阻燃剂阻燃效果对比研究

竹材是易燃性生物质材料,一般需经过阻燃处理才能达到强制性国家标准(GB20286-2006)要求的公共场所装饰装修用材料的阻燃级别。研制了5种含氮、硼等元素的竹材阻燃剂,测试了5种阻燃剂浸注处理后竹片和竹条等的载药率,通过测试阻燃样品的氧指数表征5种竹材阻燃剂的阻燃效果。研究结果表明:5种竹材阻燃剂中阻燃剂FRB阻燃效果最佳,其浸注处理的竹片和竹条的氧指数分别为40.1%和38.2%。     

新型复合氮-磷-硫阻燃剂对于竹基材料的阻燃效果研究

本研究采用低聚合度的聚磷酸铵（APP）与无水对氨基苯磺酸（ASA）通过离子交换反应制备一种用于竹基材料的复合阻燃剂——氮-磷-硫（N-P-S）复合阻燃剂。其原理为经脱水缩合的磷酸盐通过交联促使竹基材料表层炭化,同时成为强脱水剂及不燃气体覆盖竹材,从而隔绝或稀释氧气浓度达到阻燃的效果。试验结果显示,随着浸渍N-P-S时间的增加,竹材的载药量呈现出先上升后趋于稳定的趋势,浸渍24 h后竹材的阻燃时间达到207.69 s,是浸泡蒸馏水的3.25倍。N-P-S阻燃剂属于无卤的绿色环保新型阻燃剂,可为竹材阻燃改性提供研究经验。     

竹材阻燃处理及对其材性的影响

竹材阻燃处理除了利用阻燃剂处理外,还可以对其进行化学改性、纳米改性、炭化、机械添加、表面涂覆等处理。阻燃处理会对竹材物理力学性能、吸湿性及吸水性、胶合强度、涂饰性、阻燃剂成分的流失性等产生重要影响。文章综述了国内外竹材阻燃处理技术,分析了阻燃处理对竹材性能的影响,以期为推动竹质材料的安全、广泛应用提供参考及借鉴。     

磷氮硼复配阻燃剂处理竹材的热降解及燃烧性能

采用3种磷酸铵盐(APP、DAP、MAP)分别与硼酸/硼砂复配化合物(SBX)进行复配,对毛竹(Phyllostachys edulis)竹条进行加压浸渍处理,利用热重分析仪、锥形量热仪比较分析了阻燃剂对竹材的热解行为及燃烧性能的影响。结果表明:阻燃处理竹材的热降解过程发生改变,起始降解温度降低,高温热解区间缩短,残余质量分数增加58%~74%。3种复配阻燃剂处理竹材燃烧后都能形成致密炭层,具有良好的阻燃和抑烟性能,其中MAP/SBX复配阻燃剂的阻燃效果最佳,阻燃处理竹材的热释放速率和发烟速率大幅度降低,热释放总量降低48.49%,发烟总量降低84.92%。     

3种阻燃剂浸渍处理竹片的性能研究

选用聚磷酸氢铵(APP)、磷酸二氢氨盐(MAP)及硼酸与硼砂合剂(SBX)3种阻燃剂,采用常压浸渍法处理竹片,通过氧指数、锥形量热法考察了3种阻燃剂对竹片阻燃性能的影响,并研究了阻燃竹片的涂饰性能及阻燃剂的流失行为。结果表明,3种阻燃剂均可提高竹片的极限氧指数,MAP处理竹片的极限氧指数最高;正交试验得出优选浸渍工艺为:20%阻燃剂浓度、40℃浸渍温度和0.5 h浸渍时间。锥形量热测试结果表明,3种阻燃剂均能有效降低热释放速率、热释放总量,并抑制发烟,SBX处理竹材的综合性能最佳。涂饰性测试表明,SBX阻燃剂不影响竹片表面的漆膜附着力,而APP和MAP阻燃处理使竹片表面漆膜附着力显著下降。流失性测试表明3种阻燃剂抗流失性较差,SBX处理竹片相对较好,14 d流失率为53%。     

竹材展平机结构设计与关键部件仿真分析

现有竹材展平工艺对竹肉开槽以吸收竹材展平时的应力,因而竹材出材率较低。为此,提出将竹材开槽工序提前至竹材软化后,待竹材展平后再去除竹青、竹黄,并以此为依据设计新型竹材展平机。针对改进后的竹材展平工艺特点,考虑竹青和竹黄厚度,提出计算竹材内外开槽次数的方法。结合改进工艺后的竹材展平机整体工作原理,运用三维软件对竹材展平机进行整体结构设计与关键零部件设计,并通过ANSYS软件对竹材展平机铣削部件、展平平台底架进行静力学分析与模态分析。分析结果表明:竹材展平机能满足强度和刚度要求,且不发生共振,整体结构设计合理。     

竹材防霉研究概况及其展望

竹材的霉变给竹材及竹制品生产、销售部门造成了严重的经济损失,并限制了竹材的应用领域,竹材防霉一直是竹材生产及加工部门急需解决的问题。本文从竹材霉菌及其特性、竹材防霉剂的种类、防霉处理方法及防霉效果评定方法等方面介绍了国内外研究概况,并指出竹材防霉研究中存在的问题及发展趋势,旨在使人们对竹材霉菌及防霉有一个较为全面、系统的了解,研究出更为科学的综合性防霉技术。     

竹材显微构造与孔隙结构研究进展

竹材作为优良的天然生物质材料,其利用价值得到人们的广泛重视。了解竹材的结构特性可以为竹材的高效加工利用提供重要支撑。从竹材的微观构造角度出发,综述了竹材的解剖构造特征,总结常用的竹材显微构造观测方法以及竹材孔隙构造的表征方法,分析了竹材显微构造、孔隙结构与竹材物理力学性质的联系,并展望了竹材显微构造及孔隙结构未来研究的重点。     

基于桐油热处理的竹材理化性质研究

寻求绿色、可持续发展的改性方法来生产耐用竹材制品,是目前竹产业面临的挑战。本文将桐油热处理技术应用于竹材改性,探讨了桐油热处理过程中桐油在竹材中的渗透行为和分布,研究了桐油与热处理的协同作用对竹材化学性质、物理性质、力学性质的影响以及相互作用机制。结果表明,桐油热处理不仅可以增强竹材的疏水性能和尺寸稳定性,改善竹材的防霉性能,而且竹材可以保持其良好的力学性能。与未处理竹材相比,200℃桐油热处理后竹材的饱水膨胀率从3.17%下降至2.42%,200℃桐油热处理后竹材径切面的接触角在300 s时仍可保持在100°以上。桐油热处理后竹材性能的改善归因于竹材化学成分的变化、纤维结晶度的增加、竹材外表面和细胞腔内表面油膜的形成。因此,桐油热处技术在竹材工业改性中具有良好的发展前景。     

阻燃处理竹篾层积材的性能分析

采用M1和M2两种阻燃剂,通过冷热槽法,浸渍处理竹篾后制备竹篾层积材,测定其氧指数、热释放速率、发烟总量等燃烧性能,以及静曲强度、弹性模量等物理力学性能.结果表明:经2种阻燃剂处理,竹篾层积材的耐火性能大幅提高,尤其是M2处理的层积材,综合燃烧性能好;虽板材的力学性能都有一定程度的下降,但仍能满足LY/T 1072-2002的要求.     

阻燃杉木胶合层积材的制造工艺

利用质轻、松软、强度低、径极小的杉木间伐材，经阻燃液浸渍处理、干燥后，生产阻燃杉木胶合层积材。制出的胶合层积材物理力学性能满足日本农林集成材标准，同时又具有一定的阻燃效果，可供作室内装饰和家具等用材。     

免修、半免修复层防火林带阻火机理研究

利用山沟、小山脊呈"鸡爪型"分布的特点,在沟边和小山脊采取不同措施营建高阻火效能、低维护成本的免修、半免修复层防火林带,并研究其阻火机理.对火环境主要因子调查分析表明:免修复层防火林带衰减光照能力强,降温保湿效果好,挡风能力强,乔木、灌木、草本层和枯枝落叶层以及土壤的含水率高,阻火效果最好;半免修复层防火林带阻火效果次之,山脊单层防火林带阻火效果最差.因此,应充分利用沟边残存阔叶林和沟边小山脊特有的湿润环境,营建免修、半免修复层新型防火林带,并对现有单层防火林带进行改造.     

新型氮-磷-硫/单分散二氧化硅复合阻燃剂的阻燃效果

通过利用各元素之间的协效作用，在二氧化硅表面与氮、磷、硫元素发生接枝共聚制备成氮-磷-硫/二氧化硅（N-P-S/SiO₂）复合阻燃剂，用来对竹基板材进行改性处理，研究其对板材的阻燃性能。结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的竹板材载药能力及阻燃性能均优于浸渍N-P-S处理的样品，随着时间的增加竹板材的载药量呈现出先上升后趋于稳定的变化趋势；TG/DTG结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的样品有较高的残炭量（32.1%）及热稳定性。     

阻燃刨花板阻燃剂的研制

以氨基树脂为载体,磷-氮系阻燃液与固体无机耐火剂所构成的刨花板用阻燃体系,采用阻燃剂与刨花直接混合的添加工艺,不会造成阻燃剂的浪费,不污染环境。所生产的阻燃刨花板主要物理力学性能达到国家标准。阻燃性能:氧指数40%～50%.1000℃火焰穿透时间15～25分钟,发烟等级为一级。对人低毒。     

阻燃麦秸刨花板性能的研究

根据麦秸板的特点，选择4种复配的阻燃剂，利用正交试验法进行制板试验，根据氧指数和烟密度指标评价其阻燃性能，同时测定板的各项物理力学性能的变化。结果表明，经过阻燃处理，麦秸板的阻燃能力有明显提高，但一些物理力学性能有所降低；研究还给出了阻燃麦秸板的较佳工艺参数。     

CYC型饰面阻燃涂料的配方研制

通过对CYC型饰面阻燃涂料的阻燃原理、配方、使用性能及施工技术的开发研究，结果表明，新型阻燃涂料的阻燃性能、装饰效果、环保效果及生产工艺都比以往的涂料有了较大的改进和提高。该涂料为水性涂料，没有油性涂料的弊端，节省能源，无环境污染，可用于室内木制品及其它可燃性材料表面的涂饰，具有装饰和阻燃的双重作用。     

磷酸三聚氰胺复配硼酸锌阻燃中密度纤维板的燃烧性能

选用磷酸三聚氰胺与硼酸锌复配,制备阻燃中密度纤维板(MDF),并采用锥形量热仪测试其燃烧性能,分析复配阻燃剂对板材燃烧性能的影响.结果表明:复配阻燃剂可有效提高MDF试材的阻燃抑烟性能,降低其热释放速率、总热释放量、产烟速率、总产烟量、CO及CO2生成速率,以磷酸三聚氰胺和硼酸锌等质量复配时,MDF试材的阻燃效果最优.