熱固性樹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值，延長木材的使用壽命，從而緩解木材資源緊張的局面。但相關化學改性木材的研究大部分重點考察改性處理對于木材的物理力學強度、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脂(phenol for

2、maldehyde，PF)和三聚氰胺甲醛樹脂(melamine formaldehyde，MF)以及兩種不同性質硅溶膠(Levasil200E、Levasil200S)處理木材，對改性木材的物理性能和燃燒性能進行了研究。
　　兩種熱固性樹脂PF、MF對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，對木材的尺寸穩(wěn)定性存在負面影響;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％，說明Levasil200S硅溶膠處理能夠在一定程度上增強木材的尺寸穩(wěn)定性。
　　通過錐形量熱儀和熱重分析儀試驗可以發(fā)現(xiàn)，PF、MF處理均能減緩木材高溫熱解的速率，能夠延長木材的點燃時間、增大火災性能指數(shù)，增加木材燃燒后的成炭率，但是PF處理會增加燃燒過程中的煙釋放量和一氧化碳濃度，通過氣相質譜色譜聯(lián)用儀試驗可以發(fā)現(xiàn)PF處理木材在熱解過程中會生成多余的酚類物

6、質，這可能是造成處理木材煙釋放量增加的原因。MF處理會增加木材燃燒過程中的熱釋放速率(Heat Release Rate，HRR)，同時造成熱釋放總量(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，同時燃燒過程中一氧化碳濃度也有所降低，相對而言，MF處理木材在

7、使用過程中具有更低的火災風險性。通過氣相質譜色譜聯(lián)用儀在MF處理木材裂解產物中未能發(fā)現(xiàn)過多的含氮有機化合物。
　　Levasil200E、Levasil200S硅溶膠處理都能夠降低木材燃燒過程中的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硅溶膠處理未能對木材高溫熱解的速率與裂解產物產生實質影響，而Levasil200S硅溶膠處理在一定程