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用阻燃剂处理的木材中有什么作用?

2021-10-06 08:05:01

木料是一种应用广泛、持久、美观、环保的材料。可分为硬木材和软木材,可含纤维、半纤维素和木质素等不同百分比。各种木制品,包括实木基材(刨花板、硬纤维板、纤维板、杉木胶合板)、结构木、胶合层压木、覆材和木地板等,在家庭、学校和办公室都有发现。木材的基本缺点是易燃性、尺寸稳定性差、抗微生物侵蚀能力低,应用于建筑材料时需要解决这些问题。由于易于燃烧,容易引起火灾,木材被视为次品。木柴燃烧主要依靠纤维素。

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通常对木材进行阻燃剂处理,其作用类型有:(1)加快木材的脱水和碳化,提供保温;(2)木材热解的化学改性;(3)通过吸热反应吸收周围热量,(4)抑制在气相中的有火焰燃烧,(5)提高木材的热传导率。通常,木料通过涂漆、喷淋或浸涂于木料表面和/或采用真空压力技术或等离子处理将其浸入木材结构中,从而抑制着火,防止火势蔓延。木料的三种组分分解范围非常不同;例如,200-260℃为半纤维素,240-350℃为纤维素,280-500℃为木质素。木材受热后会分解并燃烧,产生挥发气体、焦油(左旋葡聚糖)和碳质碳。木材产品的防火性能和检测方法得到了广泛的审查和研究。常规阻燃剂,如硼化合物、无机酸、无机盐(磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸胍、多聚磷酸铵和磷酸三聚氰胺),可显著改善木材的阻燃。但是,随着环境问题和消费者安全意识的提高,硼和甲醛基系的使用有可能减少。另外,无机盐还可通过提高吸湿性、强度而引起尺寸不稳定、木材降解、金属紧固件腐蚀、粘着问题和磨损等因素对木材性能产生影响。磷类、氮类、硅类和成炭添加剂作为阻燃剂,仍是解决易燃性和环境问题的一个突出解决办法。

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圆锥形量热仪是评价木材燃烧性能的一种小型化方法。采用锥形量热通量、不同含水率条件下,用锥形量热计自燃烧法研究了六种木样的一氧化碳产率。自然燃烧是一种复杂的现象,可燃物质需要在内部加热才能点燃。相对于先导点火,自燃烧过程更接近于实际燃烧。结论:木料厚度对CO释放速率的峰值影响不大,但峰值到达峰值的时间随厚度的增加而延迟。一氧化碳释放速率峰值随外界热通量的增大而减小,但在50~75kW/m2时,CO释放速率的峰值随外热通量增大而减小。研究人员认为,火焰和水分都能降低CO的释放速率,因为用来蒸发的能量随含水量的增加而增加。为了得到动力学参数、活化能和频率因数,研究了不同热通量和氧气浓度(20.9%,18%,16%,15%)对木材燃烧时间和质量损失率的影响。研究发现,氧浓度越大,质损率越高,着火时间越长,活化能和频率因子越低。对一系列木制品进行了计算,得到的点火临界热通量为10~13kW/m2。密实度、厚度和含水率对材料的相关性质有较大的影响


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