熱固性樹(shù)脂和硅溶膠處理木材的燃燒性能研究.pdf

1、木材改性處理能夠提高木材價(jià)值，延長(zhǎng)木材的使用壽命，從而緩解木材資源緊張的局面。但相關(guān)化學(xué)改性木材的研究大部分重點(diǎn)考察改性處理對(duì)于木材的物理力學(xué)強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐朽、耐老化等性能方面的影響，而忽視了改性藥劑的加入對(duì)于木材燃燒性能的影響。本文選取蘇格蘭松木（Pinus sylvestrisL.）和山毛櫸木(Fagus sylvaticaL.)兩種針、闊葉材作為代表，采用真空加壓浸漬的方式，以不同濃度低分子量酚醛樹(shù)脂(phenol for

2、maldehyde，PF)和三聚氰胺甲醛樹(shù)脂(melamine formaldehyde，MF)以及兩種不同性質(zhì)硅溶膠(Levasil200E、Levasil200S)處理木材，對(duì)改性木材的物理性能和燃燒性能進(jìn)行了研究。
　　兩種熱固性樹(shù)脂PF、MF對(duì)于松木和櫸木都體現(xiàn)出較好的浸漬效果，其中PF處理后木材的增重率達(dá)到54％（松木）和38％（櫸木），MF處理試樣增重率為47％（松木）和31％（櫸木）;Levasil200E、Leva

3、sil200S兩種硅溶膠處理木材增重率，不同樹(shù)種差異較大，兩種硅溶膠處理松木試樣增重率范圍約為10％～40％（松木），而櫸木試樣增重率約為5％～20％（櫸木）。與未處理木材相比，PF處理木材吸水率下降86.5％（松木）和54.8％（櫸木），最大吸水膨脹率下降8.7％（松木）和12.3％（櫸木），PF處理木材的抗脹縮率(ASE)為54.1％（松木）和45.7％（櫸木）;MF處理木材吸水率下降71.2％（松木）和48.9％（櫸木），最大吸水

4、膨脹率下降4.4％（松木）和7.0％（櫸木），MF處理木材的抗脹縮率(ASE)為20.4％（松木）和15.6（櫸木）。測(cè)試分析表明PF、MF處理均能提高木材的尺寸穩(wěn)定性，其中PF處理效果更好。Levasil200E硅溶膠處理木材吸水率下降47.0％（松木）和21.6％（櫸木），處理試樣的ASE值小于0，對(duì)木材的尺寸穩(wěn)定性存在負(fù)面影響;Levasil200S處理木材吸水率下降48.1％（松木）和26.5％（櫸木），處理試樣ASE分別為13

5、.2％（松木）、5.8％（櫸木），并且處理試樣吸濕率下降1.7％～3.5％，說(shuō)明Levasil200S硅溶膠處理能夠在一定程度上增強(qiáng)木材的尺寸穩(wěn)定性。
　　通過(guò)錐形量熱儀和熱重分析儀試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，PF、MF處理均能減緩木材高溫?zé)峤獾乃俾剩軌蜓娱L(zhǎng)木材的點(diǎn)燃時(shí)間、增大火災(zāi)性能指數(shù)，增加木材燃燒后的成炭率，但是PF處理會(huì)增加燃燒過(guò)程中的煙釋放量和一氧化碳濃度，通過(guò)氣相質(zhì)譜色譜聯(lián)用儀試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)PF處理木材在熱解過(guò)程中會(huì)生成多余的酚類物

6、質(zhì)，這可能是造成處理木材煙釋放量增加的原因。MF處理會(huì)增加木材燃燒過(guò)程中的熱釋放速率(Heat Release Rate，HRR)，同時(shí)造成熱釋放總量(Total Heat Release，THR)略有增加，但是MF處理能夠有效降低木材的總煙釋放量(Total Smoke Product，TSP)和煙釋放速率(Smoke ProductRate，SPR)，具有極佳的抑煙效果，同時(shí)燃燒過(guò)程中一氧化碳濃度也有所降低，相對(duì)而言，MF處理木材在

7、使用過(guò)程中具有更低的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性。通過(guò)氣相質(zhì)譜色譜聯(lián)用儀在MF處理木材裂解產(chǎn)物中未能發(fā)現(xiàn)過(guò)多的含氮有機(jī)化合物。
　　Levasil200E、Levasil200S硅溶膠處理都能夠降低木材燃燒過(guò)程中的HRR、THR、SPR、TSP以及CO、CO2濃度，其中Levasil200S硅溶膠處理在這些方面的降低程度更明顯。Levasil200E硅溶膠處理未能對(duì)木材高溫?zé)峤獾乃俾逝c裂解產(chǎn)物產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，而Levasil200S硅溶膠處理在一定程