WFRJ1 是水溶性木材阻燃剂 ,具有一定的抗流失性能和化学稳定性 ,易与其它木材化学改性药剂复配组成复合剂 ,对木材进行改良。本研究以大青杨木材为试材 ,采用阻燃剂与低分子量酚醛 (PF)树脂复合处理的方法 ,提高大青杨木材的阻燃、耐腐及体积稳定性 ,同时为考察改性处理对木材后期加工工艺的影响 ,测试了改性木材的涂饰性能。对利用速生林资源 ,增加其木制品附加值具有实际意义。
1 试验方法
1 . 1 试验材料
试材 大青杨 (Populus ussuriensis)采自东北林业大学帽儿山实验林场。
1 . 2 阻燃剂和低分子量树脂合成及试样处理
水溶性树脂类木材阻燃剂 WFRJ1 、低分子量水溶性酚醛 (PF)树脂[1 ],均由东北林业大学制备。复合试剂中 WFRJ1 与 PF树脂的重量百分比为 1 5%。试样采用真空 -加压处理法[2 ]。
1 . 3 阻燃性能测定
(1 )氧指数 按 GB 862 4-91方法进行 ,试样尺寸为 3 mm× 1 0 mm× 1 50 mm,采用顶端点燃法 [3]。
(2 )建筑材料难燃性 委托国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验测试中心按国家标准GB862 5-88检测。
(3 )阻燃木材体积稳定性指标选定 :抗胀缩率(ASE)、阻湿率 (MEE)、增重率 (WPG)和增容率(BE)。分别在相对湿度 65% ,温度 2 0℃时放置两周 ,进行测定和计算 [4]。试样尺寸为 2 0 mm× 2 0 mm× 2 0 mm。
1 . 4 阻燃处理木材的涂饰性能测定
用 WFRJ1 处理的杨木胶合板表面涂布聚酯漆 ,参照家具表面漆膜性能评定的方法 ,分别按 GB4893 . 2～ 4-85和 GB4893 . 7-85测定表面漆膜耐湿热、耐干热、附着力交叉切割、耐冷热温差性能。
2 结果与讨论
2 . 1 阻燃木材的氧指数
不同浓度 WFRJ1 处理的大青杨木材的氧指数测定结果见表 1 ,浓度 1 5%的 WFRJ1 与不同浓度低分子量 PF树脂复配处理大青杨木材的氧指数测定结果见表 2。
表 1 不同浓度 WFRJ1 处理大青杨木材的氧指数
测定项目 WFRJ1
浓度 / %0 1 0 1 52 0 2 5
吸药率 / %0 1 7. 82 2 . 53 2 . 53 3 . 5
氧指数 / %1 751 54571 6
表 2 1 5%的 WFRJ1 与不同浓度 PF树脂复配处理大青杨木材的氧指数
测定项目 1 5%WFRJ1
+不同浓度 PF / %0 2 0 2 53 0 3 5
吸药率 / %0 51 . 0 59. 1 67. 953 . 9
氧指数 / %1 75860 60 57
按国家标准 GB50 2 2 2 -95规定 ,建筑内装修某些部位的木质材料须达到建筑材料难燃 B1 级 (检测
方法按国标 GB 862 5-88)。但该项检测须在国家指定检测中心检测 ,测定费用高 ,所需试样量较大。考虑到
氧指数法与 B1 级检测结果有较好的可比性 ,本研究借助于氧指数来衡量处理木材的阻燃效果。一般氧指数达到 50 %以上 ,材料可以通过 B1 级检测。大青杨木材素材的氧指数为 1 7,以浓度 1 0 %的 WFRJ1 处理后 ,氧指数可达到 50 %以上。为了提高阻燃处理木材的体积稳定性和物理力学性能 ,采用阻燃剂浓度1 5%的 WFRJ1 与水溶性低分子量 PF树脂复合处理大青杨木材。从表 2可知 ,复合处理对木材的阻燃性能无不利影响 ,但树脂浓度过高时影响阻燃剂的吸收 ,使阻燃性能略有下降。
2 . 2 建筑材料难燃性试验
采用 WFRJ1 与水溶性低分子量 PF树脂复合处理大青杨木材 ,在原素材抗压强度提高 3 0 %、硬度提高一倍的基础上 ,进行建筑材料难燃性检测 ,试验结果见表 3。从表 3可见 ,经 WFRJ1 与水溶性低分子量PF树脂复配剂处理的大青杨木材 ,通过建筑材料难燃性检测 ,各项指标均合格 ,可达到 B1 级指标。
表 3 建筑材料难燃性检测
测试项目标准条款号及标准要求测定结果
可燃性试验 GB/ T 862 8-88,不允许 2 0 s内火焰尖端未达
有燃烧跌落物引燃滤纸到刻度线 ,无跌落物平均燃烧剩余
长度 / mm GB/ T 862 5-88, >1 50 3 0 8
平均烟气温度 /℃ GB/ T 862 5-88,≤ 2 0 0 1 57. 8
烟密度等级 / SDR GB/ T 862 7-88,≤ 7556
判定 GB/ T862 4-97B1
2 . 3 阻燃木材的体积稳定性
WFRJ1 处理大青杨木材的增重率 (WPG)和增容率 (BE)测定结果见图 1 ;抗胀缩率 (ASE)和阻湿率(MEE)结果见图 2。从图 1可看出 :在 WFRJ1 浓度接近 1 0 %时 ,增容率达到一较稳定值 ,此后 ,增重率随着 WFRJ1 浓度增加而增加 ,而增容率变化很小 ;同时ASE和 MEE变化也较小 (见图 2 )。由于 WFRJ1 是树脂型阻燃剂 ,单一采用 WFRJ1 处理的木材具有一定的体积稳定性 ,但 ASE和 MEE值低于 50 % ,并且不稳定 ,因此 ,不适宜于高湿度环境使用。
PF树脂与 WFRJ1 复配处理大青杨木材的 WPG和 BE变化见图 3。由图 3可知 ,复配剂处理木材的增重率显著提高 ,但增容率变化不大。表明采用复配剂 ,使吸药率增加的部分主要进入木材细胞腔 ,而具有增加体积稳定性作用的是进入细胞壁的部分。用 PF树脂与 WFRJ
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