杉木是我國南方重要的用材樹種 ,由于其良好的木材性質和加工性能被廣泛用于建筑和室內裝修行業 ,作為門、窗、地板和室內裝修的龍骨等。但由于它是一種可燃材料 ,因此必須進行阻燃處理 ,以滿足建筑防火安全需要。在建筑和裝修施工中 ,大多采用表面涂刷防火涂料 ,阻燃效果不甚顯著 ,而且不能起著真正長期的阻燃效果 ,其阻燃性能不能達到Ｂ1 級建筑材料的要求。本試驗是選擇三種不同配方、兩種不同濃度的阻燃劑在常壓下對杉木分別進行熱冷槽法和常溫浸注處理 ,并分析研究其浸注處理效果和阻燃效果。為相關企業制定合理的阻燃處理工藝提供必要的參考依據。
1 材料與方法
1 1 試驗材料
1 1 1 試件制作氣干杉木段 ,鋸解制成 1 50ｍｍ× 3 0ｍｍ× 2 0ｍｍ試件 ,六面刨光 ,85℃烘干至恒重。
1 1 2 阻燃劑
用化學純按如下三種配方 (表 1 )配制成 1 5%和 3 0 %兩種濃度水溶液。
表 1 阻燃劑配方
配方 (一 )
磷酸二氫銨 硼砂 硼酸<
70 % 1 6 6% 1 3 4%
配方 (二)
氯化鋅 重鉻酸鉀 硫酸銨 硼酸
65 2 % 1 4 8% 1 0 % 1 0 %
配方 (三 )
尿素 雙氰胺 甲醛 磷酸
1ｍｏｌ 1ｍｏｌ 4ｍｏｌ 2ｍｏｌ
1 2 試驗方法
為了精確地測量試件阻燃劑吸收量(Ｈ)和灼燒后的失重率 (Ｗ ) ,首先將 85℃烘箱中烘干至恒重的試件編號、稱重Ｇ1 ,然后在室溫下放置 1 0天 ,消除部分干燥應力并使含水率提高。然后根據表 2試驗安排 ,分別用三種配方、兩種濃度的阻燃劑在常壓下對試件進行熱冷槽法和常溫浸注處理。
熱冷槽法 :熱槽溫度 80℃ (根據阻燃劑穩定性確定 ) ,處理時間 1 5ｈ ;冷槽溫度為常溫 (2 5℃ ) ,處理時間 3ｈ。常溫浸注 :溫度為 2 5℃ ,處理時間4 5ｈ。
浸注處理完后 ,取出試件擦干表面殘留液 ,85℃烘干至恒重 ,稱重Ｇ2 ;每個試件在固定的工作架上用酒精噴燈火焰灼燒5ｍｉｎ ,灼燒后殘留重Ｇ3;分別計算阻燃劑的吸收量和失重率 :吸收量 Ｈ =Ｇ2 -Ｇ1Ｇ1× 1 0 0 %失重率 Ｗ =Ｇ2 -Ｇ3Ｇ2× 1 0 0 %取未經阻燃處理的試件 ,灼燒檢測失重率作參照。
2 結果與分析
試件進行阻燃劑吸收量和灼燒失重率檢測 ,檢測結果見表 2。為了客觀地評價處理方法和阻燃劑溶液濃度對吸收量的影響和每一種阻燃劑配方的阻燃效果 ,因此分別設計了評分值 (Ｐ)和綜合評分值 (Ｔ)。評分值
為某一吸收量與該配方吸收量的平均值的比值 ;綜合平均值為某種阻燃劑配方失重率平均值與該配方吸收量平均值的比值 (見表2 )。
2 1 阻燃劑溶液濃度和浸注方法對吸收量的影響分析根據表 2得出 :
1 5%溶液濃度 +熱冷槽法 :吸收量評分值的和為Ｐ1 +Ｐ5+Ｐ9=3 . 631 5%溶液濃度 +常溫浸注法 :吸收量評分值的和為Ｐ2 +Ｐ6 +Ｐ1 0 =1 .763 0 %溶液濃度 +熱冷槽法 :吸收量評分值的和為Ｐ3+Ｐ7+Ｐ1 1 =4. 61
3 0 %溶液濃度 +常溫浸注法 :吸收量評分值的和為Ｐ4+Ｐ8+Ｐ1 2 =2 .0 0 說明熱冷槽法能顯著地提高阻燃劑溶液在杉木中的吸收量 ,其值是常溫浸注法的兩倍以上。熱冷槽法浸注處理時 ,由于進行了加熱可以使配方 (三 )這種阻燃劑粘度變小 ,易于浸注 ;更重要的是 ,常壓下木材置于阻燃劑溶液中加熱 ,隨著木材內溫度的上升 ,木材中的空氣受熱膨脹 ,從而木材內部的壓力高于大氣壓力 ,此時迅速將試件轉移到冷槽內阻燃劑溶液中 ,由于驟然冷卻 ,木材內空氣遇冷收縮 ,木材內部出現局部真空 ,憑借木材內和阻燃劑溶液間存在的壓力
差 ,將阻燃劑吸入木材中 ,因此阻燃劑吸收量大 ,且阻燃劑溶液濃度越大吸收量越大。常溫浸注處理時 ,阻燃劑主要是通過擴散滲入木材內部。首先是水分快速滲入木材內部 ,阻燃劑溶液由于存在木材外和木材內的濃度差而產生擴散 ,因此吸收量較小。雖然這種濃度差大小有利于吸收量的增加 ,但影響相對較小。
2 2 阻燃劑阻燃效果的比較
從表 2可以看出 :配方 (一 )阻燃劑綜合評分值Ｔ =2 . 0 2 ;配方 (二 )阻燃劑綜合評分值Ｔ =1 . 96;配方 (三 )阻燃劑綜合評分值Ｔ =1 . 0 4。說明配方 (三 )阻燃劑的阻燃效果明顯優于配方 (一 )和配方(二 ) ,同時由于配方 (三 )為氨基樹脂類阻燃劑 ,具有良好的抗流失和防腐性能 ,因而將具有良好的發展前景。
3 結論
3 1 用熱冷槽法對杉木進行阻燃浸注處理 ,效果明顯優于常溫浸注法。在相同處理時間內 ,前者吸收量達后者的兩倍以上 ,但熱槽的溫度應低于阻燃劑本身的熱分解溫度。
3 2 在使用熱冷槽法時 ,使用較高的阻燃劑溶液濃度可提高浸注效果 ,但阻燃劑溶液濃度的增加對于常溫浸注效果的提高不明顯。
3 3 配方 (三 )阻燃劑的阻燃效果明顯優于配方 (一 )和配方 (二 )。
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