全 文 ：第 v{卷 第 y期
u s s u年 tt 月
林 业 科 学
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用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能
王清文tl 李 坚ul 李淑君wl
k东北林业大学木材科学与技术研究所 哈尔滨 txsswsl
吴绍利vl
k铁道部科学研究院金属化学研究所 北京 tsss{tl
摘 要 } 采用锥形量热仪k≤’‘∞l法系统地测定了新型木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能 o讨论了 ƒ• • 对木材燃
烧时发烟及烟气毒性的影响 o并与 ⁄µ¬¦²±阻燃剂进行了对比 ∀结果表明 o当热辐射功率为 xs®• #°pu时 oƒ• •
阻燃处理木材的烟化率 ΣΡ !比消光面积 ΣΕΑ!二氧化碳浓度 ≤’u 及二氧化碳产率 Ψ≤’u比未处理木材显著降
低 ~ƒ• • 阻燃处理对木材燃烧时一氧化碳的生成元显著影响 ~ƒ• • 与 ⁄µ¬¦²±均具有很强的抑烟作用 o二者的
抑烟效力相当 ∀
关键词 } 木材 o阻燃剂 o抑烟性能 o锥形量热仪 oƒ• •
收稿日期 }usss2tt2uz ∀
tl !ul !vl !wl为作者排序 ∀
tl李 斌 q°∂ ≤抑烟 !阻燃机理的 ÷°≥Π≤’‘∞研究 q北京理工大学博士学位论文 ot||z q
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ΣΜΟΚΕ ΙΝΗΙΒΙΤΙΟΝ ΟΦ ΩΟΟ∆ ΦΙΡΕ
ΡΕΤΑΡ∆ΑΝΤ ΦΡ Ω ΒΨ ΧΟΝΕ ΧΑΛΟΡΙΜΕΤΕΡ
• ¤±ª ±¬±ªº¨ ±tl ¬¬¤±ul ¬≥«∏­∏±wl
kΙνστιτυτε οφ Ωοοδ Σχιενχε ανδ ΤεχηνολογψoΝορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβιν txsswsl
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυε οφ Μεταλλιχ Χηεµιστρψo Αχαδεµψοφτηε Μινιστρψοφ Ραιλωαψ Βειϕινγ tsss{tl
Αβστραχτ } ׫¨ ¶°²®¨ ¬±«¬¥¬·¬±ª³µ²³¨µ·¼²©ƒ• • o¤±¨ º©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·©²µº²²§oº¤¶¶¼¶·¨°¤·¬¦¤¯ ¼¯¶·∏§¬§¥¼¦²±¨ ¦¤¯²2
µ¬°¨ ·¨µ¤±§⁄µ¬¦²±©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·º¤¶∏¶¨§©²µ¦²°³¤µ¬¶²±q׫µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·o¤·¤«¨¤·µ¨©¯∏¬²©xs ®• #°pu o·«¨ √¤¯2
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º²²§«¤§¤°¬±²µ¬±©¯∏¨±¦¨ ²±·«¨ ª¨ ±¨ µ¤·¬²±²©¦¤µ¥²± °²±²¬¬§¨ q…²·«ƒ• • ¤±§⁄µ¬¦²±«¤§¶·µ²±ª¶°²®¨ ¬±«¬¥¬·¬±ª ©¨©¨¦·
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Κεψ ωορδσ} • ²²§oƒ¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·o≥°²®¨ ¬±«¬¥¬·¬²±o≤²±¨ ¦¤¯²µ¬°¨ ·¨µoƒ• •
烟尘和毒性气体是火灾中造成人身伤亡的重要原因 o因而阻燃材料的发烟性质及抑烟技术成为阻
燃科学的重要研究内容 o近年来倍受关注k薛恩钰等 ot|{{ ~刘燕吉等 ot||zl ∀发烟性的常用研究方法是
测定材料燃烧时的烟密度 o如采用烟箱实验方法的中国标准 Š…{yuz和美国标准 „≥א ∞yyu ~烟气毒性
的研究通常是采用分析化学的方法给出毒物的定性 !定量结果 o并结合生理研究和生物试验的方法作出
综合评价结论 ∀对于木质材料而言 o烟气中的主要毒性物质是一氧化碳k薛恩钰等 ot|{{l ∀近年来 o在
阻燃材料研究领域开始采用一种集燃烧释热 !失重 !发烟及烟气成分研究为一体的先进方法 ) ) ) 锥形量
热仪k¦²±¨ ¦¤¯²µ¬°¨ ·¨µo简称 ≤’‘∞l法k≥·¤µ® ετ αλqot||zl ∀ ≤’‘∞是美国国家科学技术研究所k‘Œ≥×l
…¤¥µ¤∏¶®¤¶于 t|{u年发明的 o目前已发展成为日臻成熟的合成高分子材料燃烧及阻燃性能测试的先进
仪器 ∀由于 ≤’‘∞实验能够同时取得材料燃烧时有关热 !烟 !质量变化及烟气成分等多种重要信息 o因
而能获得具有很强说服力的结果 o并与大型燃烧实验结果之间存在良好的相关性tl kŠ²©©ot||vl ∀利用
≤’‘∞方法系统研究木质材料的发烟性质以及木材阻燃剂的抑烟作用尚未见报道 ∀
ƒ• • 是东北林业大学研制的一种新型磷2氮2硼系木材阻燃剂 o它不仅具有阻燃和防腐双重功效 o而
且具有基本不吸湿 !不使木材着色 !无毒和不污染环境等优点 o适于各类木质材料及纸类的阻燃处理 ∀
此外 o作者在前期研究工作中发现 oƒ• • 阻燃剂处理的木材其发烟性降低tl o表明 ƒ• • 阻燃剂对木材有
抑烟作用 ∀本文采用 ≤’‘∞方法研究 ƒ• • 阻燃剂对木材发烟性及烟气毒性的影响 ∀
t 材料与方法
t1t 木材试样的制备
将含水率为 tu h的紫椴及红松板材加工成尺寸为 tss°°kl ≅ tss°°k• l ≅ ts°°k×l的素材试样 ∀
分别以浓度均为 ts h的 ƒ• • 阻燃剂k自制中试产品l和 ⁄µ¬¦²±阻燃剂k美国 ‹¬¦®¶²±公司产品 o用于对比
分析l采用真空2加压法处理素材试样tl o于 zs ε 下干燥 o在相对湿度 xs h !温度为 uv ε 的恒温恒湿箱中
调节至质量恒定后用于 ≤’‘∞实验 ∀
木材浸注条件为 }红松 前真空度及时间 }s1sx°¤ots°¬±~加压压力及时间 }t1ws°¤otx°¬±~后真
空度及时间 }s1s{°¤ots°¬±∀紫椴 前真空度及时间 }s1sx°¤ots°¬±~加压压力及时间 }s1xs°¤o
ts°¬±~后真空度及时间 }s1s{°¤ots°¬±∀ ƒ• • 和 ⁄µ¬¦²±对比研究用试样的载药率为 }ƒ• • 载药率 红
松 }|1{v h o紫椴 }tt1u| h ~⁄µ¬¦²±载药率 红松 }|1|v h o紫椴 }tt1vx h ∀
tl王清文 q新型木材阻燃剂 ƒ• • q东北林业大学博士学位论文 ousss
调整处理液浓度以获得不同载药率的 ƒ• • 阻燃红松试样 o用于探究抑烟性能与载药率的关系 o各
个 ƒ• • 阻燃红松试样的载药率分别为 }y1{| h !|1{v h !ts1x| h !tu1v| h ∀
t1u 燃烧参数
≤’‘∞实验可模拟多种火强度 o结果以各个相关的燃烧参数来表达 o本文相关的燃烧参数有 }
t1u1t 烟比率 ΣΡ 烟比率 ΣΡ即 ≤’‘∞测得的瞬时消光系数 κo单位 °pt oκ€ Λp t ±¯kΙsΠΙl ∀ Ιs 表示入
射光强度 oΙ表示透射光强度 oΛ表示穿过烟道的光路长度k单位 °l ∀ ΣΡ随时间变化 o代表某时刻烟的
/浓度0 ∀
t1u1u 比消光面积 ΣΕΑ ΣΕΑ€ κςΠΜo单位 °u#®ªpt ∀ κ即消光系数k°ptl oς是烟道的体积流速k°v#
¶ptl oΜ是样品的质量损失速率k®ª#¶ptl ∀ ΣΕΑ随时间变化 o代表在实验条件下消耗单位质量的材料所
产生的烟量k以面积计l ∀
t1u1v 一氧化碳浓度 ΧΟ 一氧化碳浓度 ΧΟ指尾气中一氧化碳气体所占的比例 o单位 Λª#ªpt ∀
t1u1w 二氧化碳浓度 ΧΟu ≤’u 浓度 ΧΟu 指尾气中 ≤’u 气体所占的比例 o单位 h ∀
t1u1x 一氧化碳产率 Ψ≤’ Ψ≤’表示消耗单位质量的材料试样所产生的 ≤’ 气体质量 o单位 ®ª#®ªpt ∀
Ψ≤’越大 o烟气的毒性就越大 ∀
t1u1y 二氧化碳产率 Ψ≤’u Ψ≤’u表示消耗单位质量的材料试样所产生的 ≤’u 的质量 o单位 ®ª#®ª
pt ∀
Ψ≤’u越大 o同时 Ψ≤’越小 o则说明燃烧反应越完全 o烟气的毒性越低 ∀
以上的 ≤’参数和 ≤’u 参数均为随时间变化的参数 ∀
t1v ≤’‘∞实验方法
采用 ≥·¤±·²± • §¨¦µ²©·锥形量热仪进行 ≤’‘∞实验 o该仪器配备 ≤’u 和 ≤’气体检测器 ∀进行 ≤’‘∞
实验时 o为使实验温度接近实际火灾温度 o本实验采用热辐射功率为 xs®• #°pu o相应的温度为 z{s ε ∀
实验时原始数据和部分参数由仪器自动记录或计算 o然后利用 ¬¦µ²¶²©·∞¬¦¨¯软件进行数据处理 o求得
各个燃烧参数 ∀
u 结果与讨论
u1t 烟比率 ΣΡ
红松 !紫椴素材及其相同载药率 ƒ• • !⁄µ¬¦²±处理材的 ΣΡ p时间曲线见图 t !u o图 v是不同载药率
下 ƒ• • 阻燃红松的 ΣΡ p时间曲线 ∀分析图 t ∗ v可知 o经 ƒ• • 或 ⁄µ¬¦²±阻燃处理的红松或紫椴 o其 ΣΡ
wst 林 业 科 学 v{卷
大大低于未处理材k第二发烟峰前的有焰燃烧阶段l o表明光线在烟气中透过率显著提高 o亦即烟气浓度
大大降低 o说明 ƒ• • 和 ⁄µ¬¦²±具有显著的抑烟作用 ∀对于阻燃剂 o尤其是室内用建材或装饰材料的阻
燃剂 o抑烟作用是十分重要的性质 ∀
图 t 不同药剂处理红松的 ΣΡ
ƒ¬ªqt ΣΡ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 u 不同药剂处理紫椴的 ΣΡ
ƒ¬ªqu ΣΡ ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q
ΣΡ曲线的形状及峰值位置与相应的 ΡΗΡ曲线相似k李坚等 oussul o但是点燃初期出现的第一发烟
峰较高 o主要原因是此时烟雾中含有较多的水蒸气等不燃性挥发物 o以及由于燃烧温度较低和相对缺氧
等原因而产生未彻底氧化的有机物质 ∀
图 v ƒ• • 阻燃红松的 ΣΡ与载药率的关系
ƒ¬ªqv ΣΡ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·ƒ• • µ¨·¨±·¬²±
图 w 不同药剂处理红松的 ΣΕΑ
ƒ¬ªqw ΣΕΑ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 y1{| h ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q
处理 |1{v h ƒ• • o 处理 tu1v| h ƒ• • q
在实验选择的载药率范围内 oƒ• • 阻燃红松的 ΣΡ 值与载药率的关系较为复杂 ∀第二发烟峰值则
随载药率的提高而减小 o这与 ƒ• • 抑烟作用是一致的 ∀第一发烟峰值随着载药率的提高而增大 o其原
因是随着载药率的提高 oƒ• • 催化木材热解生成不燃性产物的反应k主要是脱水l增加 ∀因此 o从抑烟
角度出发 oƒ• • 载药率不是越高越好k因为燃烧初期的烟比率随着载药率的提高而增大l o选择载药率
不高于 ts h是适宜的 o达到了 Š…{yuz的 …t 级标准 ∀
u1u 比消光面积 ΣΕΑ
红松 !紫椴素材及其相同载药率的 ƒ• • !µ¬¦²±阻燃处理材的 ΣΕΑp时间曲线见图 w !x o图 y给出不
同载药率下 ƒ• • 阻燃红松的 ΣΕΑ2时间曲线 ∀分析图 w ∗ y并且与图 t ∗ v进行对比分析可知 o在有焰燃
烧阶段 o经 ƒ• • 或 ⁄µ¬¦²±阻燃处理的木材其 ΣΕΑ显著低于素材 o表明消耗单位质量木材所产生的浓烟
量k以消光面积表示l大为降低 o此两种阻燃剂具有显著的抑烟作用 ∀
xst 第 y期 王清文等 }用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能
图 x 不同药剂处理紫椴的 ΣΕΑ
ƒ¬ªqx ΣΕΑ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 y ƒ• • 处理红松的 ΣΕΑ与载药率的关系
ƒ¬ªqy ΣΕΑ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·¤ƒ• • µ¨·¨±·¬²±
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 y1{| h ƒ• • o
处理 |1{v h ƒ• • o 处理 tu1v| h ƒ• • q
红热燃烧阶段 ΣΕΑ曲线的波动很大 o并且 ΣΕΑ数值的变化规律因木材树种和阻燃剂及其用量而
异 ∀其主要原因是该阶段试样燃烧时产生龟裂现象 o质量变化及波动较大 ∀由于该阶段实际产烟量比
有焰燃烧阶段小得多 o且测定结果准确度很差 o因而作者认为在讨论烟释放问题时 o不必过多考虑木材
的红热燃烧 ∀
图 y表明 o在实验范围内 ƒ• • 阻燃红松的 ΣΕΑ与载药率之间存在较复杂的关系 o即 ΣΕΑ并不随载
药率的增加呈线性递变 o而是载药率居中k|1{v h ƒ• • l的试样其 ΣΕΑ曲线趋于平坦 o换言之 o有焰燃烧
过程中烟释放趋于分散化 o这一点与 ΣΡ是类似的k图 vl ∀
u1v ≤’浓度 ΧΟ
红松 !紫椴素材及其相同载药率 ƒ• • !⁄µ¬¦²±阻燃处理材的 ΧΟ时间曲线见图 z !{ o图 |为不同载药
率下 ƒ• • 阻燃红松的 ΧΟ2时间曲线 ∀分析图 z ∗ |可知 }
图 z 不同药剂处理红松的 ≤’浓度
ƒ¬ªqz ΧΟ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 { 不同药剂处理紫椴的 ≤’浓度
ƒ¬ªq{ ΧΟ ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§q 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ƒ• • o 处理 ⁄µ¬¦²±q
ƒ• • 与 ⁄µ¬¦²±的 ≤’释放规律相同 o并且在总体水平上与素材相差不大 ∀
在有焰燃烧阶段 o两种木材的素材与阻燃处理材的 ≤’释放规律不同 ∀阻燃处理材的 ≤’浓度曲线
比较平坦 o而红松或紫椴素材的 ≤’浓度曲线有两个较大的峰值 o该峰值时间坐标与 ΡΗΡ 曲线的放热
峰时间是一致的k李坚等 oussul ∀其原因可能是素材的热解速度快 o在以上两个时间段所释放的可燃物
太多 o造成体系相对缺氧 o因而生成较多的 ≤’ ∀
在红热燃烧阶段 o在图中所列的时间范围内 o阻燃处理材与素材的 ≤’释放递变规律无很大区别 o
yst 林 业 科 学 v{卷
但 ≤’浓度水平依载药率不同而有所差异 o其中载药率为 ts h时 ƒ• • 阻燃木材的 ≤’浓度与素材接近 ∀
图 | 不同 ƒ• • 载药率下红松的 ≤’浓度
ƒ¬ªq| ΧΟ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·ƒ• • µ¨·¨±·¬²±
图 ts 不同药剂处理红松的 Ψ≤’
ƒ¬ªqts Ψ≤’ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
处理 tu1v| h ƒ• • o 处理 |1{v h ƒ• • o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§q
处理 y1{| h ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§q
u1w ≤’产率 Ψ≤’
红松 !紫椴素材及其相同载药率 ƒ• • !⁄µ¬¦²±阻燃处理材的 Ψ≤’2时间曲线见图 ts !tt o图 tu为不同
载药率下 ƒ• • 阻燃红松的 ≠≤’2时间曲线 ∀分析图 ts ∗ tu可知 }
在有焰燃烧阶段 o素材及阻燃木材的 ≤’产率均很低 o接近于零 o而红热燃烧阶段的 ≤’产率较高 ∀
图 tt 不同药剂处理紫椴的 Ψ≤’
ƒ¬ªqtt Ψ≤’ ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 tu 不同 ƒ• • 载药率下红松的 Ψ≤’
ƒ¬ªqtu Ψ≤’ ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·ƒ• • µ¨·¨±·¬²±
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q 处理 y1{| h ƒ• • o 处理 |1{v h ƒ• • o
处理 tu1v| h ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§q
在红热燃烧阶段 o素材 !ƒ• • 及 ⁄µ¬¦²±阻燃木材的 Ψ≤’曲线之间的关系因树种不同而不同 ∀紫椴素
材与阻燃木材 Ψ≤’曲线无明显差别 ~而对于红松 o两种阻燃剂处理材的 ≤’生成率均高于素材 o但 ƒ• •
与素材较为接近 ∀
在实验范围内 o载药率对 ƒ• • 阻燃红松的 ≤’产率影响不大 ∀
综合 ≤’浓度和 ≤’产率的实验结果可以看出 o≤’ 的瞬间浓度及单位木材质量消耗下 ≤’ 的生成
量 o在有焰燃烧阶段的数值较小或很小 o≤’的生成主要在红热燃烧阶段 ~ƒ• • 或 ⁄µ¬¦²±阻燃剂对 ≤’的
产生无显著影响 ∀由于 ≤’是木材燃烧时的主要有毒物质 o因而可以推断 ƒ• • 阻燃剂地木材的烟气毒
性无显著影响 ∀
u1x ≤’u 浓度 ΧΟu
红松 !紫椴素材及其相同载药率 ƒ• • !⁄µ¬¦²±阻燃处理材的 ≤’u 浓度 p时间曲线见图 tv和图 tw o图
zst 第 y期 王清文等 }用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能
tx为不同载药率下 ƒ• • 阻燃红松的 ≤’u 浓度2时间曲线 ∀分析图 tv ∗ tx o可以得出如下规律 }
图 tv 不同药剂处理红松的 ≤’u 浓度
ƒ¬ªqtv ≤’u ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 tw 不同药剂处理紫椴的 ≤’u 浓度
ƒ¬ªqtw ≤’u ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ƒ• • o 处理 ⁄µ¬¦²±q 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ƒ• • o 处理 ⁄µ¬¦²±q
ƒ• • 与 ⁄µ¬¦²±阻燃木材燃烧时的 ≤’u 浓度基本相同 o大大低于素材 o说明阻燃大大抑制了木材的
燃烧 ∀
≤’u 浓度曲线的第二峰结束前对应着有焰燃烧 o该阶段的 ≤’u 浓度大大高于此后的红热燃烧阶段 o
说明 ≤’u 主要是由有焰燃烧产生的 ∀
ƒ• • 阻燃处理不仅减少了 ≤’u 的释放速度k其实质是抑制了燃烧l o而且 ≤’u 的释放时间拖后 o并
且与素材相比趋于分散释放 ∀随着载药率的增加 oƒ• • 对 ≤’u 的抑制作用增大 o但当载药率达到约
ts h时抑制作用不再明显增强 o说明载药率控制在 ts h以内时是可取的 ∀
图 tx 不同 ƒ• • 载药率下红松的 ≤’u 浓度
ƒ¬ªqtx ≤’u ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·ƒ• • µ¨·¨±·¬²±

图 ty 不同药剂处理红松的 Ψ≤’u
ƒ¬ªqty Ψ≤’u ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶

未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 y1{| h ƒ• • o 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ƒ• • o 处理 ⁄µ¬¦²±q
处理 |1{v h ƒ• • o 处理 tu1v| h ƒ• • q
u1y ≤’u 产率 Ψ≤’u
红松 !紫椴素材及其相同载药率 ƒ• • !⁄µ¬¦²±阻燃处理材的 Ψ≤’u2时间曲线见图 ty !tz o图 t{为不同
载药率下 ƒ• • 阻燃红松的 Ψ≤’u2时间曲线 ∀从图 ty ∗ t{可知 }
ƒ• • 和 ⁄µ¬¦²±阻燃木材的 ≤’u 产率k消耗单位质量的木材l低于素材k除 ⁄µ¬¦²±阻燃紫椴在红热燃
烧阶段的 ≤’u 产率与素材区别不大外l ∀ Ψ≤’u的数值与木材的质量损失成反比 o后者主要受脱氧和脱碳
过程制约 ∀既然阻燃木材的烟密度和 ≤’产率k其数值比 ≤’u 的小得多l均不高于素材 o那么木材的质
{st 林 业 科 学 v{卷
量损失主要由碳元素氧化成 ≤’u 和氢 !氧元素转化成水的反应决定 ∀因此可以推断 o阻燃木材的 ≤’u
生成率低k亦即燃烧的挥发性产物中 ≤’u 少而水多l主要是因为脱水反应超过素材 o此外阻燃剂转化成
无机挥发组分k水 !氨等l也可能有一定作用 ∀
图 tz 不同药剂处理紫椴的 Ψ≤’u
ƒ¬ªqtz Ψ≤’u ²©¥¤¶¶º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·©¬µ¨ µ¨·¤µ§¤±·¶
图 t{ 不同载药率下 ƒ• • 阻燃红松的 Ψ≤’u
ƒ¬ªqt{ Ψ≤’u ²©³¬±¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·«
§¬©©¨µ¨±·ƒ• • µ¨·¨±·¬²±
未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 ⁄µ¬¦²±o 处理 ƒ• • q 未处理 ˜±·µ¨¤·¨§o 处理 |1{v h ƒ• • o
处理 tu1v| h ƒ• • q
红热燃烧阶段的 Ψ≤’u值较大主要是由质量损失少造成的 o该阶段木材失重主要是碳元素的氧化气
化 ∀该阶段由于木材龟裂而实验误差很大 o也观察到红松和紫椴是有区别的 ∀
ƒ• • 阻燃红松的 Ψ≤’u与载药率的关系在不同燃烧阶段表现出不同的规律性 ∀在有焰燃烧阶段 o
≤’u 的产率随载药率的增加而降低 ~在红热燃烧阶段 o≤’u 产率与载药率的关系较为复杂 ∀
v 结论
ƒ• • 阻燃剂能有效地降低木材燃烧时的烟浓度和烟释放量 o具有显著的抑烟作用 ∀
ƒ• • 阻燃处理对木材燃烧时一氧化碳的生成影响不大 o因树种不同而略有差别 ~ƒ• • 阻燃紫椴与
素材相当 ~ƒ• • 阻燃红松在有焰燃烧阶段与素材相当 o而在红热燃烧阶段略高于素材 ∀ ƒ• • 阻燃剂对
木材的烟气毒性无显著影响 ∀
ƒ• • 阻燃处理能显著降低木材燃烧时二氧化碳的生成 ∀
随着木材中 ƒ• • 阻燃剂载药率的升高 o烟释放及二氧化碳的生成降低 o但当载药率接近 ts h时 o
提高载药率对增强抑烟及抑制二氧化碳生成的作用不再显著 o因此 o在实际应用中载药率控制在 ts h
以内较为经济合理 ∀
参 考 文 献
李 坚 o王清文 o李淑君等 q用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的阻燃性能 q林业科学 oussu ov{kxl }ts{ ∗ ttw
薛恩钰 o增敏修编 q阻燃科学及应用 q北京 }国防工业出版社 ot|{{ ovs ∗ xz
刘燕吉 o陈 荔 q木质材料的阻燃剂 q木材工业 ot||z ottkul }vz ∗ wt
Š²©©qŒ±√ ¶¨·¬ª¤·¬²± ²©°²¯¼° µ¨¬¦¤·¨µ¬¤¯¶˜¶¬±ª·«¨ ≤²±¨ ≤¤¯²µ¬° ·¨¨µq°²¯¼° ∞±ª≥¦¬ot||v ovvk{l }w|z ∗ xss
≥·¤µ®  ‘o • «¬¯¨ ‹ • ετ αλq ‹ ¤¨·• ¨¯ ¤¨¶¨ •¤·¨ ²© • ²²§2°¯ ¤¶·¬¦≤²°³²¶¬·¨¶q≥„°∞ ²∏µ±¤¯ ot||z ovvkxl }uy ∗ vt
|st 第 y期 王清文等 }用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能