全 文 ：第 wu卷 第 tu期
u s s y年 tu 月
林 业 科 学
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氧浓度对阻燃木材发烟性能的影响
王清文t 张志军u 陈 琳u 王奉强t
kt1 东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室 哈尔滨 txssws ~ u1 东北林业大学理学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 采用可控气氛锥形量热仪 o在辐射功率为 xs ®• #°pu o氧浓度为 tx h ∗ ut h 的条件下 o对磷酸二氢铵
k „°l阻燃紫椴木材及其素材的燃烧发烟性能进行对比研究 ∀通过对烟释放速率k• ≥• l !总烟释放量k×≥• l !比消
光面积k≥∞„l以及一氧化碳k≤’l生成速率k Π≤’l和 ≤’产率k Ψ≤’ l等相关动态烟参数的综合分析 o总结不同氧浓度
下 o „°阻燃紫椴木材及其素材燃烧时的浓烟和有毒气体 ≤’的释放规律 ∀结果表明 }对于所有试样 o有焰燃烧阶
段的浓烟释放k• ≥• !×≥• 和 ≥∞„l要远大于红热燃烧阶段 ∀当氧浓度在 ty h左右时 o „°阻燃木材和素材的烟释放
k• ≥• !×≥• 和 ≥∞„l相当 ∀在相同的氧浓度下 o当氧浓度在 ty h以上时 o „°阻燃木材燃烧过程中的浓烟释放k• ≥• !
×≥• 和 ≥∞„l小于素材 ~而当氧浓度在 ty h以下时 o „°阻燃木材燃烧过程中的浓烟释放k• ≥• !×≥• 和 ≥∞„l反而高
于素材 ∀在试验氧浓度范围内 o „°阻燃木材的 ≤’ 释放k Π≤’和 Ψ≤’ l要高于素材 ∀随着氧浓度的增加 o „°阻燃
木材燃烧过程中的烟释放k• ≥• !×≥• 和 ≥∞„l和 ≤’ 释放k Π≤’和 Ψ≤’ l均降低 ~素材燃烧过程中的烟释放k• ≥• !×≥•
和 ≥∞„l和 ≤’生成速率k Π≤’l均增加 o但 ≤’产率kΨ≤’l降低 o前者主要是由于素材燃烧过快而使体系缺氧造成的 o
而后者主要是由于在单位木材质量损失下热解产物更充分燃烧 ∀总之 o随着空气中氧浓度的降低 o „°阻燃木材
燃烧时的烟k包括 ≤’l释放均呈增加趋势 ∀
关键词 } 紫椴 ~氧浓度 ~可控气氛锥形量热仪 ~发烟性能
中图分类号 }≥z{u1v| 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussyltu p ss|x p sy
收稿日期 }ussy p s{ p u{ ∀
基金项目 }国家自然科学基金项目kvsvzttuzl ~全国博士学位论文作者专项资金资助项目kusswxzl ∀
Εφφεχτσ οφ Οξψγεν Χονχεντρατιον ον τηε Σµοκινγ Προπερτψ οφ
ΦιρεpΡεταρδαντ Τρεατεδ Ωοοδ
• ¤±ª ±¬±ªº¨ ±t «¤±ª«¬­∏±u ≤«¨ ± ¬±u • ¤±ªƒ ±¨ª´¬¤±ªt
kt1 ΚεψΛαβορατορψοφ ΒιοpΒασεδ ΜατεριαλΣχιενχε ανδ Τεχηνολογψοφ Μινιστρψοφ Εδυχατιον o Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβιν txssws ~
u1 Σχηοολοφ Σχιενχε o Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβιν txsswsl
Αβστραχτ} ≥°²®¨ ¬¶·«¨ ª¨ ±¨ µ¤¯ ·¨µ° ²©·«¨ ¶∏¥¶·¤±¦¨ ·«µ¨º ²©©©µ²° ¤¥∏µ±¬±ª °¤·¨µ¬¤¯ o·«¨ °¬¬·∏µ¨ ²©·¬±¼ ¶²¯¬§³¤µ·¬¦¯¨ ¶o
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¶°²®¬±ª³µ²³¨µ·¼ ²©º²²§k Τιλια αµυρενσισl ·µ¨¤·¨§º¬·«©¬µ¨pµ¨·¤µ§¤±·°²±²¤°°²±¬∏° ³«²¶³«¤·¨k„°l ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§©²µ
¦²°³¤µ¬¶²±q׫¨ ¶¤°³¯ ¶¨º¨ µ¨ ·¨¶·¨§¤·¤ «¨¤·©¯∏¬²©xs ®• #°pu¤±§¦²±·µ²¯¯¨ §¤·°²¶³«¨µ¨ ²©²¬¼ª¨± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± tx h ∗
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Κεψ ωορδσ} Τιλια αµυρενσισ~²¬¼ª¨± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²±~¦²±·µ²¯¯¨ §p¤·°²¶³«¨µ¨ ¦²±¨ ¦¤¯²µ¬°¨ ·¨µ~¶°²®¬±ª³µ²³¨µ·¼
理论上 o在空气中进行的燃烧过程 o氧气充足并且能够得到源源不断的补充 o即燃烧气氛中氧浓度维持
在约 ut h ∀但是 o在实际火灾中 o一方面 o由于可燃材料燃烧会大量消耗空气中的氧 o特别是对于封闭空间
k如室内火灾l中的燃烧 o气体流通不畅 o随着燃烧的进行 o空气中的氧气含量不断下降造成燃烧气氛不同程
度的缺氧 ∀另一方面 o就木材 !聚合物等固体材料燃烧特征而言 o在点燃之前为热氧分解 ~表面燃着之后 o由
于表面火焰对氧的阻隔或隔绝作用 o表面下层的热分解为缺氧或无氧分解k张军等 oussxl ∀实际火灾中的燃
烧火焰一般为扩散火焰 o浮力引发的湍流同热解形成的燃料气混合产生很大的浓度梯度 o不仅稀释了燃烧气
氛中的氧 o而且对外界氧的补给产生一定的阻碍作用 ∀作为物质燃烧三要素之一 o氧含量的多少 o会影响材
料燃烧完全程度 o进而影响材料的热释放 !浓烟释放以及有毒气体释放 o而热k火焰l !浓烟 !有毒气体释放以
及不同程度的缺氧正是火灾中对人和财物造成直接危害的 w个重要因素 ∀特别是浓烟及有毒气体的吸入 o
是火灾中人员致死的主要原因k刘军军等 oussxl ∀可见 o研究氧浓度特别是低氧浓度对材料燃烧过程中发烟
性能的影响规律 o对于学术研究和指导实际应用都是十分必要的 ∀
新型可控气氛锥形量热仪 o在保持标准型锥形量热仪各项功能的基础上 o利用气瓶k或管道气l和专门的
控制系统 o来调节燃烧气氛的氧浓度k低氧气氛可通过在空气流中引入氮气来实现 o富氧气氛可通过引入纯
氧来实现l o可用于材料在不同氧浓度下燃烧性能的测试 o从而更好地预测及模拟真实火灾k…¤¥µ¤∏¶®¤¶ ετ
αλqot||u ~¨²±¤µ§ ετ αλqousssl ∀利用可控气氛锥形量热仪对硅树脂 !棉织物 !涂料等材料的燃烧和发烟性
能的研究已有报道k‹¶«¬¨« ετ αλqot||x ~t||z¤~t||z¥~Šµ¬©©¬±oussxl ∀宋长忠等kusswl利用自制的火灾可燃
物热解与着火特性试验台 o在气氛氧浓度变化的情况下 o对紫椴k Τιλια αµυρενσισl !白松k Πινυσ αµαµιαναl及白
桦k Βετυλα πλατψπηψλλαl进行了着火特性试验 ∀然而 o将可控气氛锥形量热仪用于木材燃烧发烟性能的研究却
鲜有报道 ∀本文利用可控气氛锥形量热仪 o对典型木材阻燃剂磷酸二氢铵k„°l阻燃紫椴木材及其素材在
不同氧浓度条件下燃烧时的发烟性能进行研究 ∀
t 材料与方法
111 木材试样的制备
将紫椴板材k采自东北林业大学凉水实验林场l加工成尺寸为 tss °°kl ≅ tss °°k• l ≅ zs °°k×l的素
材试样 o以质量分数为 ts h的 „°k天津博迪化学试剂厂 o分析纯l水溶液 o采用真空 p加压法处理素材试样
k王清文 ousssl ∀浸注条件为 }前真空度及维持时间分别为 s1sx °¤和 ts °¬±~加压压力及时间分别为 s1x
°¤和 ts °¬±~后真空度及时间分别为 s1s{ °¤和 ts °¬±∀将上述  „°阻燃处理的木材置于温度为 zs ε
的烘箱中干燥 w{ «o„°的载药率为kts ? s1ul h ~然后在相对湿度为 xs h !温度为 uv ε 的恒温恒湿箱中调
节至质量恒定 k时间间隔 y «的二次测量误差不大于 s1u h l o用于锥形量热仪k≤’‘∞l试验 ∀
111 ΧΟΝΕ 试验方法
用英国 ƒ×× 公司的标准型锥形量热仪和低氧压附件 o组成可控气氛锥形量热仪 o按照 Œ≥’ p xyys标准进
行 ≤’‘∞试验 ∀为了减少外界的影响 o将样品除加热面外的所有面用铝箔纸包覆 o水平放入不锈钢制的样品
固定支架内 o用隔热棉隔断热量从样品背面向外传递 o并用不锈钢丝网保护样品 o以避免样品翘曲 ∀为使试
验温度接近实际火灾 o热辐射功率设定为 xs ®• #°puk试样受辐射面的温度约 zz{ ε l o分别在 tx h k更低的
氧浓度不利于维持试样进行稳定的燃烧l !t{ h和 ut h的氧浓度下 o对样品进行系统的辐射燃烧试验 ∀每个
样品进行 u ∗ v次平行试验 o用锥形量热仪的专用数据处理软件 o并配合使用 ∞÷≤∞软件对试验数据进行处
理分析 ∀
113 ΧΟΝΕ 试验获得的烟参数
烟释放速率kµ¤·¨ ²©¶°²®¨ µ¨¯¨ ¤¶¨ o • ≥• l }表示在 ≤’‘∞试验时 o样品在燃烧过程中单位面积上单位时间
内释放烟的量 o单位是 °u#¶pt °pul ~总烟释放量k·²·¤¯ ¶°²®¨ µ¨¯¨ ¤¶¨§o×≥• l }×≥• €Θ• ≥• §τ o表示样品在整个
燃烧过程中单位样品面积释放烟的总量 o即烟释放速率 • ≥• 对时间的积分 o单位是 °u#°pu ~比消光面积
k¶³¨¦¬©¬¦ ¬¨·¬±¦·¬²± ¤µ¨¤o≥∞„l }表示消耗单位质量的材料所产生的烟量k以面积表示l o单位是 °u#®ªpt ~一氧
y| 林 业 科 学 wu卷
化碳k≤’l生成速率 Π≤’ }表示样品在燃烧过程中单位时间 ≤’气体释放质量 o单位是 ª#¶pt ~≤’产率 Ψ≤’ }表
示消耗单位质量的材料所产生的 ≤’气体的质量 o单位是 ®ª#®ªpt ∀
u 结果与讨论
概括地说 o烟是指卷吸或混合了大量空气的燃烧产物 o一般包括悬浮固体粒子 !未燃有机物 !水气 !≤’u !
≤’以及其他一些有毒或腐蚀性气体 ∀锥形量热仪是利用氦 p氖激光束来测定烟释放动态过程中的消光系
数 o因此主要是针对能散射或吸收可见光而呈现不透光的粒子团的检测 ∀对于 ≤’ !≤’u 等不可见气体的测
量是通过相应的气体分析仪来实现的 ∀
211 氧浓度对材料发烟性能的影响
u1t1t 氧浓度对材料烟释放速率及总烟释放量的影响 图 t !u为分别为辐射功率 xs ®• #°pu时 o紫椴素材
及磷酸二氢铵阻燃处理材在不同氧浓度下燃烧过程中的烟释放速率随时间的动态变化曲线 ∀
图 t 氧浓度对素材烟释放速率的影响
ƒ¬ªqt ∞©©¨¦·¶²©²¬¼ª¨ ± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²± • ≥•
²©∏±·µ¨¤·¨§º²²§
图 u 氧浓度对磷酸二氢铵处理材烟释放速率的影响
ƒ¬ªqu ∞©©¨¦·¶²©²¬¼ª¨ ± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²± • ≥•
²© º²²§·µ¨¤·¨§º¬·« „°
由图 t !u可见 o所有 • ≥• 曲线均出现 u个峰值 o分别对应第一放热峰 !第二放热峰k王清文 ousssl ∀素材
与阻燃处理材的不同之处在于 }处理材第一发烟峰要高于第二发烟峰 o原因可能是 o在热辐射初期 o„°催
化了木材组分热解产生不燃性产物的反应k特别是脱水l o使挥发物释放速率及释放量均增加 ~而素材的烟
释放速率与其热释放速率规律类似 o即第一发烟峰低于第二发烟峰k王清文等 oussul ∀
此外 o图 t !u的另一个明显区别是 o随着氧浓度的降低 o„°阻燃处理材的烟释放速率升高k这可解释为
热解产物的燃烧由于缺氧而趋于不彻底l o而素材的烟释放速率却呈现降低的趋势 ∀
为便于更清晰和综合地进行对比分析 o图 v列出了素材及处理材在各个氧浓度下的 • ≥• p τ曲线 ∀在
空气中氧浓度为 ut h ∗ t{ h时 o总体上  „°阻燃处理材的烟释放速率比素材大大降低 o该阻燃剂有较强的
抑烟作用 ~而当空气中氧浓度降低到 tx h的时候 o在燃烧的前一阶段  „°阻燃处理材的烟释放速率却明显
高于素材 o此时 o„°阻燃剂表现为加速烟释放 ∀
图 v 不同氧浓度下阻燃紫椴及其素材的烟释放速率对比
ƒ¬ªqv ≤²°³¤µ¬¶²± ²©·«¨ • ≥• ¦∏µ√¨ ¶¥¨·º¨¨ ±·«¨ º²²§·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§
图 w为辐射功率为 xs ®• #°pu和辐照时间为 vts ¶的条件下 o阻燃紫椴及其素材试样的总烟释放量随氧
z| 第 tu期 王清文等 }氧浓度对阻燃木材发烟性能的影响
浓度变化关系的对比 ∀
图 w 阻燃紫椴及其素材的总烟释放对比
ƒ¬ªqw ≤²°³¤µ¬¶²± ²©×≥• ¥¨·º¨¨ ±·«¨ º²²§
·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§
综合分析图 t ∗ w可知 o随着燃烧气氛中氧浓度的降低 o素材
烟释放速率及总烟释放量均降低 ~特别是当氧浓度由 t{ h降低
到 tx h 时 o烟释放速率降低幅度相对较大 o而且 o当氧浓度为
tx h时 o第一发烟峰值几乎消失 ∀可是对于处理材 o随着氧浓度
的降低 o处理材的烟释放速率及总烟释放量却增加 ∀原因是 }对
于素材 o燃烧剧烈 o特别是在高氧浓度下 o木材组分热解速率较
大 o产生的瞬时高浓度有机挥发物来不及燃烧或发生不完全燃烧
而放出 o从而表现出较大的烟释放速率 o同时总烟释放量也明显
增加 ~对于处理材 o阻燃处理使木材燃烧缓和 o木材组分分解产生
的相对较少的可燃有机化合物 o在高的氧浓度下得以较完全燃烧
生成 ≤’u o在低氧浓度时 o部分分解产物未能燃烧而放出 o从而增
加了烟释放速率 ∀
当燃烧气氛中氧浓度较高k约 tz h以上l时 o在相同燃烧气氛氧浓度的条件下 o阻燃处理材的烟释放速
率及总烟释放量远低于素材 ~而当氧浓度降低到 tx h时 o阻燃处理样品在辐射初期未能发生持续燃烧 o木材
组分热解产物未能燃烧 o因而辐射初期的烟释放速率和整个过程的总烟释放量高于素材 ∀图 w表明 o„°
阻燃处理木材和素材之烟释放相对高低 o当氧浓度降低到约 ty h时出现了逆转 ∀  „°的存在 o有利于降低
木材组分热解速度 o改变木材组分热分解的途径k催化了脱水及其产物的缩聚反应l o使其朝着更有利于成炭
的方向进行 o总体上降低了烟气中的不透光产物的生成 ∀
另外 o对于所有样品 o有焰燃烧阶段的烟释放速率均远高于红热燃烧阶段k王清文等 oussu ~吕子安等 o
usswl ∀而且 o氧浓度的变化对烟释放速率的影响 o在有焰燃烧阶段要比红热燃烧阶段明显 ∀可见 o木材燃烧
烟释放主要是由有焰燃烧提供的 o抑制有焰燃烧过程烟释放是木材抑烟的关键 ∀
u1t1u 氧浓度对材料比消光面积影响 图 x为不同氧浓度下 o阻燃紫椴及其素材在 vts ¶时间内平均比消
光面积对比图 ∀由图可知 o随着氧浓度升高 o素材的平均比消光面积逐渐升高 o说明燃烧单位质量的素材其
浓烟的生成量随着氧浓度的增加而增加 o这主要是由于氧浓度增加使热解产物燃烧的热释放加剧 o进而促进
了木材的热分解 o因体系相对缺氧而不能充分燃烧完全生成气态产物 o而是生成了较多的焦油和炭质微粒
k烟灰l o从而生成更多的烟气 ~而对于阻燃处理材 o随着氧浓度的增加 o处理材燃烧过程中的平均比消光面
积降低 o即消耗单位质量阻燃木材的生烟量降低 o这说明阻燃处理影响了木材组分的热解过程 o减缓热解速
度并改变热解途径 o生成较少的可燃性挥发产物 o后者随着氧浓度的增加而燃烧趋于彻底 o从而提高了尾气
的透光率 o使比消光面积降低 ∀
图 x 阻燃紫椴及其素材的平均比
消光面积对比
ƒ¬ªqx ≤²°³¤µ¬¶²± ²© ° ¤¨±p≥∞„ ¥¨·º¨¨ ±·«¨
º²²§·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§
总体来说 o在一般燃烧条件下 o阻燃处理大幅度降低了木材
燃烧过程中的比消光面积 o即增加了燃烧产物的可见度k王清文
等 oussul ∀然而 o当空气中的氧浓度较低ktx h左右l时 o阻燃处
理材的平均比消光面积却高于素材 o其主要原因是阻燃处理材的
热解产物的可燃性降低 o辐射初期未能维持持续火焰 o而造成大
量生烟 ∀
图 x与图 w类似 o当氧浓度约 ty h时 o„°阻燃处理材与素
材的总烟释放和平均比消光面积相当 ~而当进一步降低氧浓度
时 o阻燃处理材与素材的烟释放的相对高低与较高氧浓度时的关
系恰好相反 ∀
212 氧浓度对材料烟毒性的影响
一般火灾中产生的毒性气体主要是指一氧化碳k刘军军等 o
ussxl ∀统计分析表明 o一氧化碳k≤’l是火灾中导致人中毒致死
的元凶 ∀图 y !z是辐射功率为 xs ®• #°pu时 o不同氧浓度下阻燃紫椴及其素材的 ≤’生成速率 Π≤’ ∀
一般而言 o≤’主要是由木材热解产物的不完全燃烧产生的 ∀由图 y !z可见 o所有试样在后期无焰燃烧
{| 林 业 科 学 wu卷
阶段 ≤’生成速率要高于有焰燃烧阶段 ∀在有焰燃烧阶段 o≤’生成速率与烟释放速率k图 t !ul的变化趋势
相同 o相应地出现了 u个峰值 ∀原因是在材料燃烧最为剧烈的时候 o木材组分的热解速率相对较高 o剧烈燃
烧形成的扩散火焰及大量挥发性气体形成的浓度梯度抑制了周围氧气的及时补给 o从而使部分含碳的热解
产物发生不完全燃烧 o生成 ≤’ 及其他不完全燃烧有机物 ∀在后期无焰燃烧阶段 o木材组分的热解过程完
毕 o木材试样完全炭化 o主要是有焰燃烧阶段形成的木炭的不完全氧化而释放 ≤’ o因此 o表现出低的浓烟释
放速率以及高的 ≤’生成速率 o因为木炭表面燃烧的直接产物是 ≤’ o后者再进一步气相氧化生成二氧化碳
k≤’ul ∀
图 y 氧浓度对素材 ≤’生成速率的影响
ƒ¬ªqy ∞©©¨¦·¶²¬¼ª¨ ± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²± Π≤’
²©·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§º²²§
图 z 氧浓度对  „°处理材 ≤’生成速率的影响
ƒ¬ªqz ∞©©¨¦·¶²©²¬¼ª¨ ± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²± Π≤’ ²©·«¨
º²²§·µ¨¤·¨§º¬·« „°·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§
图 { !|分别为不同氧浓度下 o阻燃紫椴及其素材在 vts ¶燃烧时间内 ≤’平均生成速率k ¤¨±2 Π≤’l和平
均产率k ¤¨±2 Ψ≤’l对比图 ∀综合分析图 y ∗ |可见 o素材的  ¤¨±2 Π≤’随着氧浓度的增加而略有增加 o而处理
材的  ¤¨±2 Π≤’却随着氧浓度的增加明显降低 ∀素材燃烧较为剧烈 o随着氧浓度的增加 o燃烧放热增多 o木材
组分热解速率变大 o热解过程产生的 ≤’增加 ~另外 o热解产生的挥发性可燃有机化合物瞬时浓度变大 o未能
完全燃烧 o也增加了 ≤’释放速率 ∀对于阻燃处理材 o燃烧缓和 o阻燃剂的存在使木材组分热解所产生的可
燃有机化合物较少k浓烟释放也相应减少 o见图 vl o因此随着氧浓度的增加 o挥发物燃烧相对趋于完全 o≤’
生成速率降低 ∀
图 { 阻燃紫椴木材及其素材 ≤’平均生成速率对比
ƒ¬ªq{ ≤²°³¤µ¬¶²± ²©  ¤¨±2 Ψ≤’ ¥¨·º¨¨ ±·«¨ º²²§
·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§º²²§
图 | 阻燃紫椴木材及其素材 ≤’平均产率对比
ƒ¬ªq| ≤²°³¤µ¬¶²± ²©  ¤¨±2Ψ≤’ ¥¨·º¨¨ ±·«¨ º²²§
·µ¨¤·¨§º¬·« „° ¤±§·«¨ ∏±·µ¨¤·¨§
素材及阻燃处理材的  ¤¨±2Ψ≤’均随着氧浓度的增加而降低 o换言之试样释放一氧化碳的潜在能力k单
位质量木材燃烧释放 ≤’的质量l随着氧浓度的增加而降低 o因为有更多的 ≤’转化为 ≤’u ∀在高的氧浓度
时 o热解产生的挥发性可燃有机化合物得以较完全燃烧 o挥发单位质量样品产生的 ≤’量减少 o因此表现出
较低的  ¤¨±2 Ψ≤’ ∀
另外 o相同氧浓度下 o经 „°阻燃处理的紫椴木材其  ¤¨±2 Π≤’以及  ¤¨±2 Ψ≤’均高于素材 ∀可见阻燃处
理在降低热 !烟释放的同时 o在一定程度上增加了木材的 ≤’释放 ∀
综上所述 o降低空气中氧气的浓度 o„°阻燃木材燃烧时的烟释放和 ≤’释放增加 o烟气的透光性降低
而毒性升高 ∀由于阻燃机理的类似性 o其他磷系阻燃剂可能有类似的规律 o这有待于进一步研究 ∀
|| 第 tu期 王清文等 }氧浓度对阻燃木材发烟性能的影响
v 结论与建议
本文利用可控气氛锥形量热仪对磷酸二氢铵阻燃紫椴及其素材在几种典型氧浓度ktx h !t{ h !ut h l条
件下的燃烧发烟性能进行了研究 ∀无论阻燃紫椴木材还是素材 o在通常的大气氧浓度下或是在较低的氧浓
度下 o有焰燃烧阶段的浓烟释放均远高于红热燃烧阶段 o这是由于有焰燃烧阶段木材热解产生的挥发性有机
化合物更多并且不能充分燃烧造成的 ∀
随着空气中氧浓度的增加 o„°阻燃处理木材的浓烟释放速率和总量 !有毒气体 ≤’的生成速率和产率
均呈降低趋势 o这是由于高的氧浓度有利于阻燃木材热解产物更充分燃烧的结果 ∀对于素材而言 o烟释放和
有毒气体 ≤’生成规律则不尽相同 }氧浓度升高使素材燃烧时的烟释放速率和总量 !≤’生成速率增加 o但 ≤’
产率降低 o这主要是由于素材燃烧过快 o在试验范围内无论空气氧浓度多高而燃烧体系都缺氧造成的 ∀
在氧浓度较高k约 tz h l时 o„°阻燃处理木材燃烧过程中的浓烟释放要远小于素材 ~而有毒气体 ≤’
释放在试验氧浓度范围内任何氧浓度下均高于素材 ∀  „°阻燃处理较好地抑制了木材燃烧时浓烟的释放 o
不过在一定程度上增加了 ≤’释放 ∀然而 o当空气中氧浓度降低到约 ty h以下时 o„°阻燃处理反而使木材
的烟释放高于素材 o这是由阻燃处理木材烟释放增加和素材烟释放降低共同作用的结果 ∀
上述结果意味着 }从降低烟释放和烟毒性危害考虑 o应用 „°等磷系阻燃剂处理木材时 o应充分注意使
用场所有良好的通风 o同时尽量避免在较小的空间使用大量的阻燃木材 ∀
参 考 文 献
刘军军 o李 风 o兰 彬 o等 qussx q火灾烟气毒性研究的进展 q消防科学与技术 ouwkyl }yzw p yz{
吕子安 o连晨舟 o季春生 o等 qussw q火灾中材料产烟毒性的分析 q清华大学学报 }自然科学版 owwkul }uz{ p u{t
宋长忠 o方梦祥 o余春江 o等 qussw q不同气氛和尺寸下可燃物热解与着火特性的试验研究 q动力工程 ouwkyl }{yv p {y{
张 军 o纪奎江 o夏延致 qussx q聚合物燃烧与阻燃技术 q北京 }化学化工出版社 ouv p uw
王清文 qusss q木材阻燃工艺学原理 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ovs p wv ~twv p twx
王清文 o李 坚 o李淑君 o等 qussu q用 ≤’‘∞法研究木材阻燃剂 ƒ• • 的抑烟性能 q林业科学 ov{kyl }tsv p ts|
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k责任编辑 石红青l
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