陶瓷化阻燃杨木胶合板的初步研究

论文摘要

随着我国经济的快速发展,人们对木材产品的需求量越来越大,为缓解木材的供需矛盾,国家大力发展了人工林的种植。但人工林木材天然的不足限制了木材产品的应用范围,如何通过木材性质的改良,拓展人工林的使用范围,提高木材附加值和利用率成为亟待解决的问题。本文针对速生人工林杨树材质松软、易燃烧、硬度低、尺寸稳定性差、耐磨性差等缺点,通过溶胶-凝胶的方法,将阻燃剂和硅溶胶溶合到一起,用真空加压的方法对杨木单板进行浸渍处理,对杨木单板的浸渍条件和燃烧效果进行了研究,确定了合适的浸渍处理条件;通过正交试验设计,制备了陶瓷化阻燃杨木胶合板,并对胶合板的增重率、胶合强度、弹性模量等指标和燃烧性能进行了检测和分析,选取了最佳的处理工艺;对产品的应用和推广也做了简单的分析。主要研究结论如下:1.随着真空加压时间的增加,杨木单板的增重率增加,在0.5h内时增重率就可以达到理想的效果;2.差示扫描量热仪（DSC）分析结果表明,陶瓷化阻燃杨木胶合板的DSC热分解曲线分为三个峰,即一个吸热峰,两个放热峰。普通胶合板和陶瓷化阻燃杨木胶合板的DSC曲线在65℃时,由于水分蒸发有一个吸热峰,且峰值均为负值;在第一个放热峰时,随着增重率增加,放热峰峰值温度后延,由素胶合板的336.87℃,逐渐后延至阻燃处理胶合板的342.75℃;在第二个放热峰时,峰值温度也同样后延,但阻燃效果比单板更加明显,有455.25℃后延到515.19℃。3.经过陶瓷化阻燃处理的杨木胶合板氧指数能够达到难燃材料B1级的要求,阻燃效果明显。方差分析的结果表明,阻燃剂对胶合板的阻燃效果在α=0.05时影响显著,此阻燃效果可以适用于各类工业和民用建筑工程中所使用的结构材料和各种装饰装修材料。4.陶瓷化阻燃处理的杨木胶合板,胶合强度均高于国家标准。阻燃剂的施加比例在α= 0.01的水平对胶合强度有极显著影响,且在α=0.05情况下各水平差异显著;施胶量在0.10的水平对胶合强度有显著影响;处理时间对胶合强度的影响不明显。陶瓷化阻燃杨木胶合板与普通杨木胶合板的弹性模量比较,弹性模量提高了27%。5.通过综合评分法,综合考虑陶瓷化阻燃杨木胶合板的力学性能和阻燃性能,优选出最佳的工艺组合,按对实验影响大小排序,为阻燃剂比例6%、施胶量270g/m2、处理时间0.2h。陶瓷化阻燃处理的木材可以用作建筑装饰材料、家具制造、工程、公共场所等地方的木制品,也可以作为特殊的阻燃、防腐防虫材料。陶瓷化阻燃处理是一种集成技术,对于提高木材的性能和附加值,促进木材加工技术进步,拓展人工林木材的应用范围,节约木材和保护生态环境有着重要的意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 研究综述
• 1.1 我国森林资源状况
• 1.2 我国木材加工利用现状
• 1.2.1 我国木材加工利用和发展现状
• 1.2.2 人工林加工利用现状
• 1.2.3 杨木加工利用现状
• 1.2.3.1 人造板生产
• 1.2.3.2 制浆造纸原料
• 1.2.3.3 人造装饰薄木
• 1.2.3.4 杨树木材改性
• 1.2.3.5 木塑复合材料
• 1.2.3.6 其它用途
• 1.3 陶瓷化阻燃技术在人造板领域的应用
• 1.3.1 木材优点和不足
• 1.3.2 木材阻燃的重要性
• 1.3.3 陶瓷化处理木材的机理
• 1.3.3.1 木材的空隙及溶液流动理论
• 1.3.3.2 溶胶-凝胶法处理木材的机理
• 1.3.4 木材阻燃的机理
• 1.3.4.1 木材的燃烧过程
• 1.3.4.2 无机阻燃机理
• 1.4 陶瓷化阻燃木材的国内外研究现状
• 1.4.1 陶瓷化复合木材的国内研究现状
• 1.4.1.1 密度及力学性质
• 1.4.1.2 阻燃性
• 1.4.1.3 尺寸稳定性
• 1.4.1.4 抵抗生物危害性
• 1.4.1.5 导电性
• 1.4.2 木材阻燃的国内外研究现状
• 1.4.2.1 表面涂敷法
• 1.4.2.2 浸渍处理法
• 1.4.3 陶瓷化阻燃木材的研究现状
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 研究内容
• 2 杨木单板陶瓷化阻燃处理的研究
• 2.1 引言
• 2.2 陶瓷化处理单板的理论和方法
• 2.2.1 高压处理法的理论
• 2.2.2 真空加压浸渍的方法
• 2.3 材料和方法
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 化学药品
• 2.3.3 试验仪器与设备
• 2.4 指标检测
• 2.4.1 含水率
• 2.4.2 增重率
• 2.4.3 DSC 法热分析
• 2.5 试验过程
• 2.5.1 含水率
• 2.5.2 增重率
• 2.5.3 陶瓷化阻燃单板的制备
• 2.5.4 DSC 实验材料的制备及分析
• 2.6 结果与分析
• 2.6.1 杨木单板的含水率及其他单板绝干质量的测定
• 2.6.2 不同处理时间对单板增重率的影响
• 2.6.3 杨木单板的差热扫描量热仪分析
• 2.7 小结
• 3 陶瓷化阻燃杨木胶合板的制造工艺及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 化学药品
• 3.2.3 试验仪器与设备
• 3.2.4 工艺路线
• 3.3 工艺参数的选择
• 3.3.1 热压温度
• 3.3.2 热压压力
• 3.3.3 热压时间
• 3.3.4 胶黏剂的选择
• 3.3.5 施胶量
• 3.3.6 阻燃剂的施加比例
• 3.4 试验设计和试验方法
• 3.4.1 试验方案的设计
• 3.4.2 试验方法
• 3.5 试验结果及性能分析
• 3.5.1 胶合板胶合强度的检测与性能分析
• 3.5.1.1 胶合强度
• 3.5.1.2 胶合强度的检测方法
• 3.5.1.3 试验因子对胶合强度的影响
• 3.5.2 试验因子对胶合板弹性模量的影响
• 3.5.2.1 试验方法
• 3.5.2.2 试验因子对弹性模量的影响
• 3.5.3 陶瓷化阻燃处理对氧指数的影响
• 3.5.3.1 胶合板氧指数的检测与分析
• 3.5.3.2 试验因子对氧指数的影响
• 3.5.4 陶瓷化阻燃杨木胶合板的 DSC 影响
• 3.6 陶瓷化阻燃杨木胶合板工艺的优化与分析
• 3.7 本章小结
• 4 陶瓷化阻燃杨木胶合板经济技术分析及应用
• 4.1 引言
• 4.2 陶瓷化阻燃杨木胶合板的经济分析及应用
• 4.3 陶瓷化阻燃杨木胶合板的技术分析及应用
• 4.4 小结
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 讨论
• 参考文献
• ABSTRACT