阻燃桉树胶合板的制备与性能研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gift19852003
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新世纪以来,我国桉树胶合板产业迅速发展,为人造板行业注入了新的活力。然而,我国桉树胶合板企业生产水平较低,产品附加值不高。因此,研究与开发阻燃桉树胶合板是增加桉树木材附加值、扩大产品应用范围以及提高企业经济效益的有效途径之一。本研究配制了FR-2型阻燃剂,通过单板浸渍阻燃处理方式制备阻燃桉树胶合板,利用锥形量热仪、热重分析仪等实验设备分析了阻燃处理对胶合板性能的影响,并以市售阻燃剂FRS及杨树胶合板作为对照,得出主要结论如下:(1)阻燃剂优化与性能对比依据标准AWPA P50-2010配制的三种FR-2型阻燃剂中,由磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、及硼酸复配而成的PNB-1阻燃剂的阻燃、抑烟效果最佳,其对胶合板Ⅱ类胶合性能及吸湿性的影响与其他两种阻燃剂一致,因而适用于桉树胶合板的阻燃处理。在相同浸渍工艺条件下,FRS阻燃剂处理单板载药率比PNB-1阻燃剂高2-3%。两种阻燃剂对桉树胶合板物理力学性能的影响接近。PNB-1阻燃剂相应热释放速率及总热释放量较小,引燃时间较长,热重分析中残炭率较高,对桉树胶合板的阻燃效果较佳。然而,FRS阻燃剂抑烟效果较佳,其相应烟生成总量远低于PNB-1阻燃剂。热动力学计算表明,桉树木材经PNB-1阻燃剂处理后活化能降低11.44kJ·mol-1,而经FRS阻燃剂处理后却增加6.08kJ·mol-1,表明两种阻燃剂的阻燃机理存在差异。(2)阻燃桉树胶合板生产工艺提高处理液浓度、浸渍时间和处理液温度,能够明显提高常压浸渍阻燃处理中桉树单板的载药率。研究表明,在处理液浓度10-30%,浸渍时间3-12h,处理液温度30-70℃范围内,处理液浓度在α=0.05水平下对单板载药率仍有显著影响,可用于调整载药率而生产不同阻燃等级的阻燃桉树胶合板。经国家人造板与木竹制品质量监督检验中心检测表明,在广西华夏丰林木业集团有限公司生产的多种阻燃胶合板中,胶合性能较好的柳桉和胶合性能较差的邓恩桉各项性能均满足GB/T9846-2004《胶合板》中的要求。这表明,通过增加桉树单板浸渍处理设备,利用常规桉树胶合板生产线生产阻燃桉树胶合板是可行的。(3)树种对阻燃胶合板性能的影响利用FRS阻燃剂制备的尾巨桉(E. urophylla×grandis)、柳桉(E. saligna)、巨桉(E.grandis)、大花序桉(E. cloeziana)、邓恩桉(E. dunnii)等五种阻燃胶合板中,柳桉和尾巨桉胶合性能最好,胶合强度均达到1.5MPa。邓恩桉和尾巨桉弹性模量和静曲强度较低。在相同浸渍工艺条件下,桉树单板载药率比杨树单板低4-6%。在载药率接近的条件下(桉树8.38%,杨树7.42%),经PNB-1阻燃剂处理后的桉树胶合板与相应阻燃杨树胶合板相比,胶合强度和木破率较低,密度较大,弹性模量也较高,静曲强度无明显差异。其第二释热峰峰值较低,峰值的出现更加延后,10min内总热释放量较低,表现出更好的阻燃性能。然而,在燃烧后期(5min以后),其烟生成速率较大,烟生成总量逐渐高出相应阻燃杨树胶合板。(4)PNB-1阻燃剂对胶合板性能的影响PNB-1阻燃剂增大了桉树单板的pH值和对酸缓冲容量,缩短了胶粘剂固化时间,降低了胶合板的胶合强度;对胶合板静曲强度和弹性模量的影响不显著;降低了热释放速率和释热峰峰值,10min内热释放总量由63.32MJ·m-2下降至17.79MJ·m-2,主要热分解阶段失重率由61.42%下降至36.44%,残炭率由3.13%增加至14.22%,明显提高了胶合板的阻燃性能;降低了燃烧前期的产烟量,但增大了燃烧后期的产烟量,总产烟量在380s后高于对照胶合板试样;在降低CO2生成速率的同时提高了CO生成速率。
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