全 文 ：第 27卷　第 6期 　　　　　　　　　　　　　　　　西　南　林　学　院　学　报　　　　　　　 Vol.27　No.6
　 2007年 12月 　　　　　　　　　　　　JOURNALOFSOUTHWESTFORESTRYCOLLEGE　　　　　 Dec.2007　
＊　收稿日期:2007-09-18　　＊＊为通讯作者
基金项目:云南省教育厅重点基金资助项目(5Z0216B).
作者简介:董　放(1975-),男 ,湖南株洲人,硕士生 ,主要从事木质复合材料的学习与研究.
复合阻燃剂对思茅松胶合板性能的影响＊
董　放 1 , 吴章康1＊＊ , 李世友2
(1.西南林学院木质科学与装饰工程学院 , 云南 昆明 650224;2.西南林学院 保护生物学学院 , 云南昆明 650224)
摘要:选用 5种磷 -氮 -硼复合体系阻燃剂对思茅松单板进行真空加压处理 ,用于制备阻燃胶
合板 ,测试思茅松阻燃胶合板的胶合强度 、燃烧性能 、吸湿性和抗流失性.结果表明:当阻燃剂
载药率为 10%时 ,阻燃胶合板的胶合强度均≥1.15 MPa,超过 Ⅱ类胶合板标准 0.8MPa;极限
氧指数值均 >38%,达到日本 JIS难燃一级指标要求.当载药率为 15%时 , FR-a, FR-b和 FR
-c3种阻燃剂处理的阻燃胶合板的极限氧指数值为 53% ～ 59%.5种阻燃剂中 , FR-a会显
著增加木材的吸湿性 ,其他阻燃剂对吸湿性影响不大.与阻燃剂的水溶性相对应 , FR-a和 FR
-b抗流失性较差 , FR-d和 FR-e具有优良的抗流失性 , FR-c则有一定的抗流失性.5种
阻燃剂相比较 , FR-c的综合性能最优.
关键词:阻燃胶合板;胶合强度;燃烧性能;吸湿性;抗流失性
中图分类号:TS653.3;TQ511.1　文献标识码:A　　文章编号:1003-7179(2007)06-0074-04
　　胶合板作为我国家具制造与室内装饰的主要
人造板材料之一 ,其产量和需求量都在急剧增长.
但普通胶合板的易燃性使其在许多领域的应用受
到了限制.因此 ,研究性能优良的阻燃胶合板 ,对
于拓展胶合板的用途 ,具有重要的现实意义.思茅
松(Pinuskesiyavar.langbianensis)为我国松属中
生长最快的树种 ,产于云南南部的普洱 、景谷等
地 ,其木材纹理直 ,结构适中 , 力学强度好 , 易干
燥 ,易切削 ,切面光滑 ,大量用作建筑 、胶合板 、家
具及纤维工业原料 , 是云南省主要商品材之
一 [ 1-2] .本研究选用 5种磷 -氮 -硼复合体系阻
燃剂对思茅松单板进行真空加压处理 ,再经过干
燥 、施胶 、组坯 、热压等过程制备思茅松阻燃胶合
板 ,并对阻燃胶合板的胶合强度 、燃烧性能 、吸湿
性和抗流失性等性能进行测试分析.
1　材料与方法
1.1　试验材料
思茅松旋切单板由镇源林产品有限公司提
供 ,单板幅面 300mm×300mm,厚度 1.3mm.5种
阻燃剂均为实验室自制 [ 3-5] ,其中 FR-a为水溶
性无机盐混合阻燃剂 , FR-b和 FR-c为有机磷
酸盐与硼化合物的复合阻燃剂 , FR-d和 FR-e
为氨基树脂型阻燃剂.胶粘剂为三聚氰氨改性脲
醛树脂胶 ,固体含量 52.6%,实验室自制.
1.2　试验设备
木材真空加压处理装置 , 180T万能力学试验
压机 , 50KN万能力学试验机 ,氧指数测定仪 , 45°
角燃烧测试装置 , ZK型恒温恒湿箱等.
1.3　胶合板制备流程
阻燃胶合板的实验室制备流程见图 1.
　　单板阻燃处理采用真空 -加压 -真空工艺 , 处理参数为:前真空 0.080MPa,时间 10min;加压
压力 0.60MPa,时间 5min;后真空 0.080MPa,时
间 5min.阻燃处理后的单板在 70℃条件下干燥含
水率为 10% ～ 12%,涂胶量为 320g/m2.胶合板为
3层结构 ,主要热压参数:热压压力 1.0MPa,热压
温度 110℃,热压时间 5min.
1.4　测试方法
胶合板的物理力学性能测试遵照国家标准
GB/T17657— 1999人造板及饰面人造板理化性
能测试方法进行;阻燃胶合板的氧指数测定按照
国家标准 GB/T2406— 93进行;45°角燃烧测试
按日本防火胶合板标准 JISA1322— 66进行 ,在
火焰高 度 65 mm、燃烧 2 min后 , 炭化 面积
<50cm2为合格;吸湿性测试由整板截取 80mm
×100 mm的试样置于 27 ℃ ±2 ℃、相对湿度
100%的恒温恒湿箱中测定吸湿增重率进行比
较 [ 6] ;抗流失性测试由整板截取 20mm×100mm
的试样置于自身重量 25 000倍的水中 ,浸提 24h
后称重 ,计算抗浸提值 ,用抗浸提值表示阻燃剂
的抗流失性 [ 7 -8] .
2　结果与分析
2.1　阻燃处理对胶合板胶合强度的影响
阻燃剂对胶合板胶合强度的影响主要是对胶
粘剂固化的 pH值的影响 ,影响程度因阻燃剂的种
类 、pH值 、药剂载药率 、胶种而异.从表 1可见:与
未作阻燃处理的空白素板相比:FR-a, FR-b,
FR-d, FR-e处理的胶合板胶合强度均有不同程
度的下降 ,而用 FR-c阻燃剂处理对胶合板的胶
合强度影响不大.同时可以看出 , 5种阻燃胶合板
的胶合强度 ,都有随着载药率的提高而降低的趋
势;但相对于国标 Ⅱ类胶合板胶合强度要求
(≥0.8 MPa),阻燃胶合板的胶合强度都能达到
标准值 ,特别是载药率低于 15.0%时都有相当高
的胶合强度 ,这可能与三聚氰氨对脲醛树脂胶的
改性有一定关系.脲醛树脂胶的固化原理是在树
脂中加入酸或能释放出酸的盐类 ,使树脂的 pH值
降低 ,缩聚反应迅速进行 ,达到固化的目的.试验
中 ,无机类阻燃剂 FR-a的铵盐 ,在高温下与游离
的甲醛反应 ,生成强酸会导致胶层老化.树脂类阻
燃剂 FR-d和 FR-e中 ,由于有强酸磷酸的存在 ,
对脲胶的固化有不良影响.而 FR-b和 FR-c阻
燃胶合板具有比较好的胶合强度的原因 ,是阻燃
剂的 pH值有利于脲醛树脂向缩聚方向交联固化
转化成不溶不熔的化合物 [ 9] .
　　表 1　思茅松阻燃胶合板的胶合强度 MPa
载药率 /% FR-a FR-b FR-c FR-d FR-e
10.0 0.95 0.92 1.17 0.89 0.65
13.5 0.82 - 0.95 - 0.59
15.0 0.75 - 0.74 - 0.51
21.0 0.43 - 0.69 - 0.27
　　注:对照胶合板的胶合强度为 1.67;“ -”表示该项空缺;FR-
c对应的载药率分别为 5.5%, 7.0%, 10.8%, 14.9%.
2.2　阻燃处理对胶合板燃烧性能的影响
阻燃处理对思茅松阻燃胶合板的氧指数和炭
化面积的影响见表 2, 3.
　　　表 2　思茅松阻燃胶合板的氧指数 %
载药率 /% FR-a FR-b FR-c FR-d FR-e
10.0 47 43 41 39 40
13.5 52 46 44 41 48
15.0 57 - 48 - 55
21.0 62 - 59 - 58
　　注:对照胶合板的氧指数为 26%;“ -”表示该项空缺;FR-c
对应的载药率分别为 5.5%, 7.0%, 10.8%, 14.9%.
　　　　表 3　思茅松阻燃胶合板的炭化面积 cm2
载药率 /% FR-a FR-b FR-c FR-d FR-e
10.0 47.1 53.4 53.4 45.6 53.4
13.5 45.6 50.2 47.1 38.5 50.2
15.0 41.3 - 41.3 - 47.1
21.0 35.8 - 30.7 - 44.2
　　注:对照胶合板的炭化面积为 90%;“ -”表示该项空缺;FR-
c对应的载药率分别为 5.5%, 7.0%, 10.8%, 14.9%.
从表 2, 3可见:思茅松胶合板未经阻燃处理
时 ,胶合板素板的氧指数为 26%, 45°角燃烧测试
中炭化面积 >90cm2 ,说明思茅松普通胶合板易
被点燃 ,燃烧剧烈 ,为易燃材料.经过阻燃处理
后 ,所有试样的炭化面积显著降低 , 载药率
10.0%时 , 5种胶合板的炭化面积均低于 55%,
表现出较强的阻燃功效.从氧指数指标看 , FR-
a, FR-c阻燃剂处理的思茅松胶合板 ,载药率高
于 10.0%时 ,氧指数都超过参考标准值 45%;FR
-b和 FR-e阻燃胶合板的载药率在 13.5%之
上时 ,氧指数也达到标准值;FR-d阻燃胶合板
的氧指数在 5种阻燃剂处理的胶合板中相对较
低 ,但最低值也在 38%以上 ,达到日本 JIS标准
难燃一级指标≥30%[ 10-11] .
2.3　阻燃处理对胶合板吸湿性的影响
与聚合物用的阻燃剂不同 ,木材阻燃剂的一
个重要性质是吸湿性 ,吸湿不仅会引起阻燃处理
木材的尺寸稳定性下降 ,而且会造成阻燃处理木
材的胶合 、涂饰等工艺性能劣化 、腐朽加剧.图 2
是载药率为 15.0%时 ,不同阻燃剂处理的思茅松
胶合板吸湿曲线图.
75第 6期　　　　　　　　　　　　　　　　　董　放等:复合阻燃剂对思茅松胶合板性能的影响
　　从图 2中可以看出:不同阻燃剂处理的思茅
松阻燃胶合板和素板的吸湿曲线形状和变化趋势
基本一致 ,随着试验天数的增加 ,吸湿率也逐渐增
加 ,且增长趋势随时间的推移逐渐减小 ,说明阻燃
处理和未经阻燃处理的板材吸湿机理是相同的.
但试样的吸湿曲线高度不同 ,吸湿达到终点的时
间不同.思茅松未经处理的素板吸湿曲线基本处
于最下方 ,且试样进行到第 5天后 ,吸湿率达到最
大值并开始波动 ,吸湿到达终点 ,故素板的吸湿性
最低.FR-a试样吸湿曲线最高 ,吸湿率最大值超
过 16.0%,表明 FR-b阻燃剂对胶合板的吸湿性
影响最大.其他 4种试样的吸湿曲线都与素板的
吸湿曲线非常接近 ,吸湿性比素板略有提高 ,说明
4种阻燃剂对胶合板的吸湿性不产生显著影响.
2.4　阻燃处理对胶合板抗流失性的影响
木材阻燃剂研究方向之一是使其具有抗流失
性 ,即避免或减少木质材料在室内外使用时阻燃
剂的流失 ,保持阻燃的持久性.试验中测定的是试
样的抗浸提值 ,即在清水中浸渍一段时间后 ,试样
中阻燃剂剩余载药率与抗浸提前载药率的比值.
抗浸提值越高 ,试样中剩余阻燃剂的量就越多 ,说
明阻燃剂越能抗水浸提 ,从而阻燃剂的抗流失性
能就越好 ,见表 4[ 5-6] .
　　表 4　思茅松阻燃胶合板的抗浸提值 %
载药率 /% FR-a FR-b FR-c FR-d FR-e
10.0 56.4 59.7 63.0 83.8 73.6
13.5 46.1 51.2 52.1 63.2 65.4
15.0 41.6 - 46.3 - 62.5
21.0 31.7 - 40.3 - 57.9
　　注:“ -”表示该项空缺;FR-c对应的载药率分别为 5.5%,
7.0%, 10.8%, 14.9%.
从表 4可以看出:FR-a试样的抗浸提值最
低 ,仅 31.7%, FR-b和 FR-c次之 , FR-d和 FR
-e的抗浸提值最高 ,达 80%以上.5种阻燃剂中 ,
FR-a和 FR-b均为易溶性阻燃剂 ,在水中的溶
解度大 ,且药剂与木材之间无化学键形成 ,是物理
填充 ,固着性比较差 ,因而抗流失性差.FR-c中
阻燃剂组分的溶解度较小 ,故有一定的抗流失性.
FR-d和 FR-e是氨基树脂体系阻燃剂 ,树脂固
化后滞留在木材空隙中 ,所以都具有优良的抗流
失性能.
3　结　论
(1)阻燃剂载药率为 10.0%时 ,阻燃胶合板的胶
合强度均 >1.15MPa,超过Ⅱ类胶合板标准 0.8MPa;
随载药率增加 ,阻燃胶合板的胶合强度有所下降.
(2)阻燃剂载药率为 10.0%时 ,阻燃胶合板
的极限氧指数值均 >38%,达到日本 JIS难燃一级
指标要求;相对于素板 ,阻燃胶合板的炭化面积由
90%降至 55%以下 ,载药率在 15.0%时 , FR-a,
FR-b和 FR-c的极限氧指数值达到 53% ～
59%,超过建筑材料难燃 B1级要求(极限氧指数
值为 50%),显示出优良的阻燃性能.
(3)5种阻燃剂中 ,无机阻燃剂 FR-a会显著
增加木材的吸湿性 , 其他阻燃剂对吸湿性影响
不大.
(4)与阻燃剂的水溶性相对应 , FR-a和 FR
-b抗流失性差 , FR-d和 FR-e具有优良的抗
流失性能 , FR-c则有一定的抗流失性.
(5)5种阻燃剂相比较 , FR-c的综合性能
最优.
[参　考　文　献 ]
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EfectsofFireRetardantTreatmentonProperties
ofPinuskesiyavar.langbianensisPlywood
DONGFang1 , WUZhang-kang1 , LIshi-you2
(1.FacultyofWoodScienceandDecorationEngineering, SouthwestForestryCollege, KunmingYunnan650224, China;
2.FacultyofConservationBiology, SouthwestForestryColege, KunmingYunnan650224, China)
Abstract:Fivephosphor-nitrogen-boroncompoundfire-retardantswereusedtotreatPinuskesiyavar.lang-
bianensisveneerundervacuum-pressureconditionsformanufacturingoffireretardantplywood.Thebond
strength, burningproperty, hygroscopicityandleachingresistanceoffireretardantP.kesiyavar.langbianensis
plywoodweretestedaccordingtostandardmethods.Theresultsshowedthattheaveragebondstrengthoffirere-
tardantplywoodcouldbe≥1.15 MPawhenthefireretardantcontentwas10%, surpassingthestandardof
0.80 MParequiredbyclassⅡplywood.Themaximumoxygenindexwasover38%, meetingtherequirementof
JISfireretardantindexofJapan.Themaximumoxygenindexof3typesoffire-retardantsreached53% ～ 59%
whentheircontentwas15% individualy.ItwasshowedthatFR-acouldsignificantlyincreasethehygroscopici-
tyoftheplywood, whereastherest4typesoffireretardantsdidnothavemuchimpactonhygroscopicityproper-
ty.Consequently, theleachingresistanceofFR-aandFR-bwascomparativelypoor, whileFR-dandFR-e
showedexcelentleachingresistance, andtheleachingresistancepropertyofFR-cwasintermediate.Amongthe
fivekindsoffireretardants, FR-cshowedthebestcomprehensiveproperties.
Keywords:fireretardantplywood;bondstrength;burningproperty;hygroscopicity;leachingresistance
77第 6期　　　　　　　　　　　　　　　　　董　放等:复合阻燃剂对思茅松胶合板性能的影响