全 文 ：第 wu卷 第 v期
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林 业 科 学
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ƒ• • 阻燃胶合板的 ⁄„分析
刘迎涛 刘一星
k东北林业大学 哈尔滨 txsswsl
关键词 } 动态热机械分析k⁄ „l ~ƒ• • 阻燃胶合板 ~ƒ• • 阻燃剂 ~动态热力学性能 ~玻璃化转变温度
中图分类号 }≥z{u1v| 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylsv p sts{ p sv
收稿日期 }ussv p ts p uz ∀
项目基金 }黑龙江省政府资助招收博士后资金和哈尔滨市青年科学基金kussw„ƒ±÷suxl资助 ∀
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目前世界范围内木材资源短缺的情况日益加剧 o发展人造板工业已成为世界各国解决木材资源严重不
足的重要途径 ∀其中 o胶合板作为室内装饰的主要材料 o其产量和需求量都在急剧增长 ∀我国胶合板产量从
t|{s年的 vv1ss万 °v 增长到 ussw年的 u s|{1yu万 °v o呈现大幅度增长的趋势k张文标等 ousssl ∀但由于普
通胶合板具有易燃性 o在许多领域的应用上受到限制 ∀因为一旦发生火灾 o不仅造成重大的经济损失 o而且
往往会发生人员伤亡 ∀t|xs ) ussv年全国共发生火灾 w tzz zvs起 o直接经济损失 u wvw1xux t亿元 o因火灾
死亡tzw {xx人 o受伤 vu| vxu人 ∀平均每年发生火灾 zz vyx起 o直接经济损失 wxs {v{万元 o火灾死亡 v uv{
人 o受伤y s||人k杨巧红等 oussxl ∀同时 ut h的火灾由木材等纤维材料引起 o而住宅火灾 zs h是因木质材料
缺乏难燃性而引起的k侯伦灯等 ousssl ∀为了减少火灾 o许多国家都以法律形式要求使用阻燃材料 ∀世界各
国对建筑结构及部件的耐火等级做了明确规定 o并制定了相应材料可燃性能的标准试验方法 ∀国际海上人
命安全条约对船舶材料的阻燃性也做了明确规定 ∀在我国 o公安部于 t|{y年颁布的5建筑消防管理规则6第
tw条明确规定 }高层建筑的高级宾馆 !饭店 !医院病房和民用住宅的室内装修以及用作各类防火门的表板 !
防火家具的制作必须用非燃烧材料或难燃材料 ~同时 Š… xsuuu p |x5建筑内部整修设计防火规范6明确规定
胶合板被列为可燃材料 o必须进行阻燃处理才能使用k刘燕吉 ot||zl ∀因此 o胶合板的阻燃处理势在必行 o具
有重要的现实意义 ∀
本文采用动态热机械分析k⁄„l仪 o测试 ƒ• • 阻燃胶合板在不同温度下的动态热力学参数 ~通过 ƒ• •
阻燃胶合板和普通胶合板的对比 o揭示 ƒ• • 新型木材阻燃剂对 ƒ• • 阻燃胶合板动态热力学性能的影响 o这
在国内尚未见报道 ∀根据前期研究结果k刘迎涛等 ousswl oƒ• • 杨木k Ποπυλυσ υσσυριενσισl和桦木k Βετυλα
χοσταταl阻燃胶合板的物理力学性能可达到国家标准 Š… |{wy1w p {{的规定 o其阻燃性能达到日本标准 Œ≥⁄
tvuu p zz中规定的难燃一级品的标准和国家安全标准 Š„Π× wu1t的规定 ∀
1 材料与方法
t1t 材料 将新型木材阻燃剂 ƒ• • k眯基脲磷酸盐和硼酸l配制成浓度为 ts h的处理液 o浸渍杨木和桦木
单板 o浸渍后杨木和桦木单板的载药量分别为 ty1sz h和 |1|w h ∀采用热压压力 t1s ∗ t1u °¤!热压时间 w
∗ x °¬± !热压温度 tts ∗ tus ε !涂胶量 vus ª#°uk双面涂胶l的工艺条件k刘迎涛 ousswl o将阻燃处理后的杨
木和桦木单板压制成 ƒ• • 杨木和桦木阻燃胶合板 ~并采用相同的工艺条件压制了未处理普通杨木和桦木胶
合板作为对比试材 ∀测试时试样的尺寸为 }xs °°k长l ≅ ts °°k宽l ≅ w °°k厚l ∀
t1u 方法 利用德国 ‘∞ם≥‹公司生产的 ⁄„uwu型动态热机械分析仪 o测试时采用三点弯曲 o其中振幅为
ys Λ° o动态力为 s1y ‘o升温速度为 ts ε #°¬±pt o在频率 x !ts !us ‹½下进行测试k由于 v个频率的测试结果
十分相似 o因此本文所分析的数据均指 ts ‹½下的数据l ∀
2 结果与分析
采用动态热机械分析k⁄„l仪 o分别对经 ƒ• • 阻燃剂处理的杨木 !桦木阻燃胶合板和普通胶合板进行
了测试 o不同树种的存储模量 Εχ和损耗模量 Εδ随温度变化的曲线如图 t所示 ∀
图 t 不同树种存储模量 !损耗模量随温度变化曲线
ƒ¬ªqt ׫¨ ¦∏µ√¨²©¶·²µ¤ª¨ °²§∏¯∏¶o ²¯¶¶°²§∏¯∏¶²©§¬©©¨µ¨±·¶³¨¦¬¨¶¤·§¬©©¨µ¨±··¨°³¨µ¤·∏µ¨¶
由图 t ¤可以看出 }tl对于同一树种 oƒ• • 阻燃胶合板的存储模量开始急剧下降时的拐点温度比普通胶
合板滞后 o其中普通杨木胶合板的拐点温度出现在 |y ε oƒ• • 阻燃杨木胶合板的拐点则出现在 tvs ε ~而普
通桦木胶合板的拐点温度出现比普通杨木胶合板滞后 o为 tzz ε o同样 ƒ• • 阻燃桦木胶合板的拐点温度出
现的也较晚 o为 t|s ε ∀这主要是由于 ƒ• • 阻燃胶合板中添加 ƒ• • 阻燃剂后 o促使板在高温下表面层迅速
炭化 ∀当温度继续升高之后 o其表面炭化层在一定程度上阻碍了热量向胶合板内部进一步传递 o因而内部受
高温作用较普通胶合板要少 o所以其存储模量比普通胶合板在较高温度时才开始下降 o这说明 ƒ• • 阻燃胶
合板比普通胶合板更能在较高温度和较长时间内保持较好的力学性能 o从而延长了结构完全丧失支撑能力
的时间 o为保证人身和财产安全提供了宝贵时间 o同时证明在高温下 oƒ• • 阻燃剂能促使 ƒ• • 阻燃胶合板
朝着产炭量增加和可燃性气体减少的方向发展 o以形成表面炭化隔热层 ∀普通胶合板则随着温度的升高 o内
外均较快地受热而发生炭化 o导致其存储模量较低且始终呈下降趋势 ∀ul从整体上看 o所有经 ƒ• • 阻燃剂
处理后的阻燃胶合板均比普通胶合板的存储模量高 ∀这主要是由于经 ƒ• • 阻燃剂处理后的胶合板 o其空隙
部分被吸入的阻燃剂所填充 o使 ƒ• • 阻燃胶合板的密度增大 o从而其存储模量较高 ~此外 o在温度作用下阻
燃剂促使 ƒ• • 阻燃胶合板的表面迅速炭化 o阻碍了温度向内部的快速传递 o减缓了木材内部热降解的速度
和程度 o使其仍能保持较高的抵抗外力和变形的能力 ∀vl单板吸收阻燃剂后 o对于不同树种的胶合板 o无论
是否添加 ƒ• • 阻燃剂 o杨木胶合板的存储模量均要高于桦木胶合板 o这是由于杨木的构造比桦木的构造疏
松 o孔隙率大 o对于胶液的吸收更为完全 o深入内层 ∀当温度升高时 o杨木内由于空气和胶体多于桦木 o致使
其导温速度较桦木慢 o而且结合强度较高 o导致杨木胶合板的存储模量较桦木高 ∀
由图 t ¥整体趋势上可以看出 }ƒ• • 阻燃胶合板出现最高峰值对应的温度均比普通胶合板的滞后 o其
|st 第 v期 刘迎涛等 }ƒ• • 阻燃胶合板的 ⁄„分析
中普通杨木胶合板为 utu ε oƒ• • 阻燃杨木胶合板的峰值温度则出现在 uxv ε ~而普通桦木胶合板的在 ut{
ε oƒ• • 阻燃桦木胶合板的峰值温度出现在 uwy ε o表明经 ƒ• • 阻燃剂处理后的 ƒ• • 阻燃胶合板的玻璃化
转变温度均有所提高 ∀这主要是由于 ƒ• • 阻燃胶合板中添加 ƒ• • 阻燃剂后 o促使板在高温下迅速炭化 o延
缓了板的刚性降低速度和程度 o相对地增强了抗变形的能力 o同时也说明了 ƒ• • 阻燃胶合板比普通胶合板
更能在较高温度和较长时间内保持较好的刚性和抗变形的能力 ∀
3 结论
动态热机械分析k⁄„l测试结果表明 }ƒ• • 阻燃胶合板的存储模量开始急剧下降时的拐点温度比普通
胶合板滞后 o而且 ƒ• • 阻燃胶合板的玻璃化转变温度均比普通胶合板有所提高 o说明 ƒ• • 阻燃胶合板比普
通胶合板更能在较高温度和较长时间内保持较好的力学性能 o为遇难人员迅速逃离火灾现场和消防人员及
时扑灭火灾赢得了宝贵的时间 ∀
在温度作用下 o新型木材阻燃剂 ƒ• • 可促使阻燃胶合板的表面迅速炭化而形成炭化层 o减少了可燃性
气体的产生 o阻碍了温度进一步向内部的快速传递 o从而减缓了木材内部热降解的速度和程度 o导致经 ƒ• •
阻燃剂处理后的阻燃胶合板的存储模量数值均比普通胶合板高 o表明 ƒ• • 阻燃胶合板相对地具有更高的抵
抗外力和抗变形的能力 o因而相应地降低了 ƒ• • 阻燃胶合板在火灾中的危险性 ∀
参 考 文 献
郭 成 qt||{ q木质材料阻燃机理研究综述 q东北林业大学学报 ouykyl }zt p zw
侯伦灯 o刘景宏 o杨远才 o等 qusss q马尾松胶合板阻燃技术的研究 q木材工业 otwkul }y p {
刘燕吉 qt||z q木质材料的阻燃技术 q木材工业 ottktl }u| owt p wu
刘迎涛 qussw q新型阻燃人造板的研究 q东北林业大学博士学位论文
刘迎涛 o李 坚 o王清文 qussw qƒ• • 阻燃桦木胶合板的性能研究 q林产工业 ovtkvl }uu p uw
杨巧红 o吴赤蓬 o王声勇 qussx q我国火灾情况的有序样品聚类分析 q中国公共卫生 outkxl }xzw p xzx
张文标 o陆肖宝 o柳献义 o等 qusss q阻燃胶合板研究的现状和对策 q浙江林学院学报 otzkul }us{ p utw
k责任编辑 石红青l
stt 林 业 科 学 wu卷