WFRJ1 是水溶性木材阻燃劑 ,具有一定的抗流失性能和化學穩定性 ,易與其它木材化學改性藥劑復配組成復合劑 ,對木材進行改良。本研究以大青楊木材為試材 ,采用阻燃劑與低分子量酚醛 (PF)樹脂復合處理的方法 ,提高大青楊木材的阻燃、耐腐及體積穩定性 ,同時為考察改性處理對木材后期加工工藝的影響 ,測試了改性木材的涂飾性能。對利用速生林資源 ,增加其木制品附加值具有實際意義。
1 試驗方法
1 . 1 試驗材料
試材 大青楊 (Populus ussuriensis)采自東北林業大學帽兒山實驗林場。
1 . 2 阻燃劑和低分子量樹脂合成及試樣處理
水溶性樹脂類木材阻燃劑 WFRJ1 、低分子量水溶性酚醛 (PF)樹脂[1 ],均由東北林業大學制備。復合試劑中 WFRJ1 與 PF樹脂的重量百分比為 1 5%。試樣采用真空 -加壓處理法[2 ]。
1 . 3 阻燃性能測定
(1 )氧指數 按 GB 862 4-91方法進行 ,試樣尺寸為 3 mm× 1 0 mm× 1 50 mm,采用頂端點燃法 [3]。
(2 )建筑材料難燃性 委托國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗測試中心按國家標準GB862 5-88檢測。
(3 )阻燃木材體積穩定性指標選定 :抗脹縮率(ASE)、阻濕率 (MEE)、增重率 (WPG)和增容率(BE)。分別在相對濕度 65% ,溫度 2 0℃時放置兩周 ,進行測定和計算 [4]。試樣尺寸為 2 0 mm× 2 0 mm× 2 0 mm。
1 . 4 阻燃處理木材的涂飾性能測定
用 WFRJ1 處理的楊木膠合板表面涂布聚酯漆 ,參照家具表面漆膜性能評定的方法 ,分別按 GB4893 . 2～ 4-85和 GB4893 . 7-85測定表面漆膜耐濕熱、耐干熱、附著力交叉切割、耐冷熱溫差性能。
2 結果與討論
2 . 1 阻燃木材的氧指數
不同濃度 WFRJ1 處理的大青楊木材的氧指數測定結果見表 1 ,濃度 1 5%的 WFRJ1 與不同濃度低分子量 PF樹脂復配處理大青楊木材的氧指數測定結果見表 2。
表 1 不同濃度 WFRJ1 處理大青楊木材的氧指數
測定項目 WFRJ1
濃度 / %0 1 0 1 52 0 2 5
吸藥率 / %0 1 7. 82 2 . 53 2 . 53 3 . 5
氧指數 / %1 751 54571 6
表 2 1 5%的 WFRJ1 與不同濃度 PF樹脂復配處理大青楊木材的氧指數
測定項目 1 5%WFRJ1
+不同濃度 PF / %0 2 0 2 53 0 3 5
吸藥率 / %0 51 . 0 59. 1 67. 953 . 9
氧指數 / %1 75860 60 57
按國家標準 GB50 2 2 2 -95規定 ,建筑內裝修某些部位的木質材料須達到建筑材料難燃 B1 級 (檢測
方法按國標 GB 862 5-88)。但該項檢測須在國家指定檢測中心檢測 ,測定費用高 ,所需試樣量較大。考慮到
氧指數法與 B1 級檢測結果有較好的可比性 ,本研究借助于氧指數來衡量處理木材的阻燃效果。一般氧指數達到 50 %以上 ,材料可以通過 B1 級檢測。大青楊木材素材的氧指數為 1 7,以濃度 1 0 %的 WFRJ1 處理后 ,氧指數可達到 50 %以上。為了提高阻燃處理木材的體積穩定性和物理力學性能 ,采用阻燃劑濃度1 5%的 WFRJ1 與水溶性低分子量 PF樹脂復合處理大青楊木材。從表 2可知 ,復合處理對木材的阻燃性能無不利影響 ,但樹脂濃度過高時影響阻燃劑的吸收 ,使阻燃性能略有下降。
2 . 2 建筑材料難燃性試驗
采用 WFRJ1 與水溶性低分子量 PF樹脂復合處理大青楊木材 ,在原素材抗壓強度提高 3 0 %、硬度提高一倍的基礎上 ,進行建筑材料難燃性檢測 ,試驗結果見表 3。從表 3可見 ,經 WFRJ1 與水溶性低分子量PF樹脂復配劑處理的大青楊木材 ,通過建筑材料難燃性檢測 ,各項指標均合格 ,可達到 B1 級指標。
表 3 建筑材料難燃性檢測
測試項目標準條款號及標準要求測定結果
可燃性試驗 GB/ T 862 8-88,不允許 2 0 s內火焰尖端未達
有燃燒跌落物引燃濾紙到刻度線 ,無跌落物平均燃燒剩余
長度 / mm GB/ T 862 5-88, >1 50 3 0 8
平均煙氣溫度 /℃ GB/ T 862 5-88,≤ 2 0 0 1 57. 8
煙密度等級 / SDR GB/ T 862 7-88,≤ 7556
判定 GB/ T862 4-97B1
2 . 3 阻燃木材的體積穩定性
WFRJ1 處理大青楊木材的增重率 (WPG)和增容率 (BE)測定結果見圖 1 ;抗脹縮率 (ASE)和阻濕率(MEE)結果見圖 2。從圖 1可看出 :在 WFRJ1 濃度接近 1 0 %時 ,增容率達到一較穩定值 ,此后 ,增重率隨著 WFRJ1 濃度增加而增加 ,而增容率變化很小 ;同時ASE和 MEE變化也較小 (見圖 2 )。由于 WFRJ1 是樹脂型阻燃劑 ,單一采用 WFRJ1 處理的木材具有一定的體積穩定性 ,但 ASE和 MEE值低于 50 % ,并且不穩定 ,因此 ,不適宜于高濕度環境使用。
PF樹脂與 WFRJ1 復配處理大青楊木材的 WPG和 BE變化見圖 3。由圖 3可知 ,復配劑處理木材的增重率顯著提高 ,但增容率變化不大。表明采用復配劑 ,使吸藥率增加的部分主要進入木材細胞腔 ,而具有增加體積穩定性作用的是進入細胞壁的部分。用 PF樹脂與 WFRJ
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