【摘 要】
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木材是一种可再生的绿色环保材料,具有强重比高、质量轻、装饰性好等优点,使得木材在很多领域中得到广泛的使用。我国森林资源有限,大径级优质木材资源更加稀少,使得人们转向
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木材是一种可再生的绿色环保材料,具有强重比高、质量轻、装饰性好等优点,使得木材在很多领域中得到广泛的使用。我国森林资源有限,大径级优质木材资源更加稀少,使得人们转向速生材的加工生产。然而速生材具有易燃性、尺寸稳定性及材质疏松等缺点,限制了速生材的开发利用。为了克服速生材固有天然缺陷,木材改性成为一个重要的研究领域。本文使用水热法,以无机复合型阻燃剂对杨木试样进行改性处理,主要研究结果表明:(1)依次经氯化钡、硫酸镁、磷酸氢二铵溶液浸渍后的杨木(Populusspp)试样,其增重率不断增大,物理性能也发生相应的改变,阻燃杨木抗吸水性能提高,尺寸稳定性增强;燃烧实验表明其阻燃性能提高,尤其经最后阶段(磷酸氢二铵浸渍后)处理后,改性杨木试样的氧指数可达57.49%。利用傅里叶红外光谱(FTIR)结合X射线衍射(XRD)对阻燃杨木官能团及晶体结构进行分析,结果表明阻燃杨木细胞壁中存在硫酸钡及磷酸铵镁沉淀,阻燃剂使杨木结晶度降低。阻燃杨木热降解起始温度下降,热解速率降低;通过热解反应动力学分析发现,阻燃杨木的表观活化能降低,阶段三处理后,其主要热解阶段活化能降为65.3 kJ/mol;由扫描电子显微镜(SEM)分析氧指数残炭表面形态可知,阻燃杨木试样燃烧的过程中形成一层致密的炭化层,有效的抑制了改性杨木的燃烧。(2)本文比较研究了硼酸铵与磷酸氢二铵复配阻燃杨木试样的阻燃性能及热解特性。研究表明,两者复配使用时具有明显的协效性,质量浓度为20%的复合阻燃剂溶液处理杨木试样的氧指数和残炭量最高,分别为61%和53.5%,在水平垂直燃烧试验中也显现出优异的阻燃性能。且复合阻燃剂降低了热解阶段的初始分解温度、峰值分解温度和各阶段的表观活化能。燃烧后的SEM分析表明,阻燃剂的加入使得杨木试样在燃烧过程中形成了保护层,有效阻止了热和氧气的交换,从而提高了杨木试样的阻燃性能。
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