杉木是我国南方重要的用材树种 ,由于其良好的木材性质和加工性能被广泛用于建筑和室内装修行业 ,作为门、窗、地板和室内装修的龙骨等。但由于它是一种可燃材料 ,因此必须进行阻燃处理 ,以满足建筑防火安全需要。在建筑和装修施工中 ,大多采用表面涂刷防火涂料 ,阻燃效果不甚显著 ,而且不能起着真正长期的阻燃效果 ,其阻燃性能不能达到Ｂ1 级建筑材料的要求。本试验是选择三种不同配方、两种不同浓度的阻燃剂在常压下对杉木分别进行热冷槽法和常温浸注处理 ,并分析研究其浸注处理效果和阻燃效果。为相关企业制定合理的阻燃处理工艺提供必要的参考依据。
1 材料与方法
1 1 试验材料
1 1 1 试件制作气干杉木段 ,锯解制成 1 50ｍｍ× 3 0ｍｍ× 2 0ｍｍ试件 ,六面刨光 ,85℃烘干至恒重。
1 1 2 阻燃剂
用化学纯按如下三种配方 (表 1 )配制成 1 5%和 3 0 %两种浓度水溶液。
表 1 阻燃剂配方
配方 (一 )
磷酸二氢铵 硼砂 硼酸<
70 % 1 6 6% 1 3 4%
配方 (二)
氯化锌 重铬酸钾 硫酸铵 硼酸
65 2 % 1 4 8% 1 0 % 1 0 %
配方 (三 )
尿素 双氰胺 甲醛 磷酸
1ｍｏｌ 1ｍｏｌ 4ｍｏｌ 2ｍｏｌ
1 2 试验方法
为了精确地测量试件阻燃剂吸收量(Ｈ)和灼烧后的失重率 (Ｗ ) ,首先将 85℃烘箱中烘干至恒重的试件编号、称重Ｇ1 ,然后在室温下放置 1 0天 ,消除部分干燥应力并使含水率提高。然后根据表 2试验安排 ,分别用三种配方、两种浓度的阻燃剂在常压下对试件进行热冷槽法和常温浸注处理。
热冷槽法 :热槽温度 80℃ (根据阻燃剂稳定性确定 ) ,处理时间 1 5ｈ ;冷槽温度为常温 (2 5℃ ) ,处理时间 3ｈ。常温浸注 :温度为 2 5℃ ,处理时间4 5ｈ。
浸注处理完后 ,取出试件擦干表面残留液 ,85℃烘干至恒重 ,称重Ｇ2 ;每个试件在固定的工作架上用酒精喷灯火焰灼烧5ｍｉｎ ,灼烧后残留重Ｇ3;分别计算阻燃剂的吸收量和失重率 :吸收量 Ｈ =Ｇ2 -Ｇ1Ｇ1× 1 0 0 %失重率 Ｗ =Ｇ2 -Ｇ3Ｇ2× 1 0 0 %取未经阻燃处理的试件 ,灼烧检测失重率作参照。
2 结果与分析
试件进行阻燃剂吸收量和灼烧失重率检测 ,检测结果见表 2。为了客观地评价处理方法和阻燃剂溶液浓度对吸收量的影响和每一种阻燃剂配方的阻燃效果 ,因此分别设计了评分值 (Ｐ)和综合评分值 (Ｔ)。评分值
为某一吸收量与该配方吸收量的平均值的比值 ;综合平均值为某种阻燃剂配方失重率平均值与该配方吸收量平均值的比值 (见表2 )。
2 1 阻燃剂溶液浓度和浸注方法对吸收量的影响分析根据表 2得出 :
1 5%溶液浓度 +热冷槽法 :吸收量评分值的和为Ｐ1 +Ｐ5+Ｐ9=3 . 631 5%溶液浓度 +常温浸注法 :吸收量评分值的和为Ｐ2 +Ｐ6 +Ｐ1 0 =1 .763 0 %溶液浓度 +热冷槽法 :吸收量评分值的和为Ｐ3+Ｐ7+Ｐ1 1 =4. 61
3 0 %溶液浓度 +常温浸注法 :吸收量评分值的和为Ｐ4+Ｐ8+Ｐ1 2 =2 .0 0 说明热冷槽法能显著地提高阻燃剂溶液在杉木中的吸收量 ,其值是常温浸注法的两倍以上。热冷槽法浸注处理时 ,由于进行了加热可以使配方 (三 )这种阻燃剂粘度变小 ,易于浸注 ;更重要的是 ,常压下木材置于阻燃剂溶液中加热 ,随着木材内温度的上升 ,木材中的空气受热膨胀 ,从而木材内部的压力高于大气压力 ,此时迅速将试件转移到冷槽内阻燃剂溶液中 ,由于骤然冷却 ,木材内空气遇冷收缩 ,木材内部出现局部真空 ,凭借木材内和阻燃剂溶液间存在的压力
差 ,将阻燃剂吸入木材中 ,因此阻燃剂吸收量大 ,且阻燃剂溶液浓度越大吸收量越大。常温浸注处理时 ,阻燃剂主要是通过扩散渗入木材内部。首先是水分快速渗入木材内部 ,阻燃剂溶液由于存在木材外和木材内的浓度差而产生扩散 ,因此吸收量较小。虽然这种浓度差大小有利于吸收量的增加 ,但影响相对较小。
2 2 阻燃剂阻燃效果的比较
从表 2可以看出 :配方 (一 )阻燃剂综合评分值Ｔ =2 . 0 2 ;配方 (二 )阻燃剂综合评分值Ｔ =1 . 96;配方 (三 )阻燃剂综合评分值Ｔ =1 . 0 4。说明配方 (三 )阻燃剂的阻燃效果明显优于配方 (一 )和配方(二 ) ,同时由于配方 (三 )为氨基树脂类阻燃剂 ,具有良好的抗流失和防腐性能 ,因而将具有良好的发展前景。
3 结论
3 1 用热冷槽法对杉木进行阻燃浸注处理 ,效果明显优于常温浸注法。在相同处理时间内 ,前者吸收量达后者的两倍以上 ,但热槽的温度应低于阻燃剂本身的热分解温度。
3 2 在使用热冷槽法时 ,使用较高的阻燃剂溶液浓度可提高浸注效果 ,但阻燃剂溶液浓度的增加对于常温浸注效果的提高不明显。
3 3 配方 (三 )阻燃剂的阻燃效果明显优于配方 (一 )和配方 (二 )。
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