阻燃纤维板生产工艺关键技术研究

发布时间：2017-09-29 10:46

  本文关键词：阻燃纤维板生产工艺关键技术研究

  更多相关文章： 多糖类多核杂化阻燃剂 微胶囊阻燃剂 中密度纤维板 锥形量热仪 物理力学性能

【摘要】：中密度纤维板的物理力学性能良好,市场需求量大,被广泛应用与家具制造、建筑室内装修、车船内部装饰、包装材料等领域。以木质基材为主的中密度纤维板属于易燃材料,当火灾发生时,易燃的人造板很容易被点燃并且使得火势迅速蔓延。因此,利用科学技术制备具有优良阻燃性能的中密度纤维板对人造板行业的发展至关重要。本研究自主合成多糖类多核杂化阻燃剂和微胶囊阻燃剂,将阻燃剂利用有机／无机复合技术处理杨木纤维,并结合微胶囊化技术制备的微胶囊阻燃剂,将其应用于阻燃中密度纤维板的制备,然后通过对纤维板物理力学性能及阻燃性能检测,得到阻燃中密度纤维板关键技术参数,并在湖北福人木业有限公司完成中试生产。通过研究,得到以下结论：(1)多糖类多核杂化阻燃剂的性能分析该阻燃剂主要由金属铝化合物、硅酸盐等组成,属于有机-无机杂化阻燃剂,成分中包含B、Al、Si等阻燃元素,其阻燃机理包括：覆盖机理、成炭机理、热机理等。阻燃剂中的硅酸盐和硼化物等物质在受热条件下熔融并覆盖在纤维表面,起到隔热的作用,也可促进纤维成炭。此外,硼化物具有良好的抑烟作用。(2)微胶囊阻燃剂的性能分析阻燃微胶囊受热时分解释放出难燃性气体,如H2O、CO2、NO2、NH3,从而稀释氧气及木材热解释放出的可燃气体,并分解生成磷酸、焦磷酸等无机酸,无机酸对木材有促进脱水成炭的作用。另一方面,微胶囊阻燃剂与多糖类多核杂化阻燃剂共同作用,从而降低了产烟量和热释放量,以达到更优的阻燃效果。(3)有机/无机复合技术处理杨木纤维制备阻燃纤维板的物理性能和燃烧性能分析多糖类多核杂化阻燃剂的加入有效提高了中密度纤维板的阻燃性能。当阻燃液A与阻燃液B复配比例为1.3：1时,阻燃液A的添加量为4.8%时,中密度纤维板的热释放速率峰值相对素板下降了36%,释热总量平均值下降了35%,烟释放总量下降了14%,有效燃烧热值的平均值下降了31%,比消光面积也下降了5%。此外,从残炭对比中发现,未处理的素板燃烧后的炭层呈灰色粉状,没有强度,而阻燃液处理后,纤维板燃烧后的炭层结构的强度增加,且相对素板更致密。阻燃液A、B组分的引入对中密度纤维板的物理力学性能产生较大影响,使得阻燃板的物理强度下降,但结果仍高于国家标准的要求。随着阻燃液添加量的增加,阻燃板的物理力学性能呈先上升后下降的趋势,当阻燃液A与阻燃液B复配比例为1.3：1时,阻燃液A的添加量为4.8%时,即混合阻燃液pH值为6～6.5,以该比例处理纤维而制得的阻燃中密度纤维板的物理力学性能最好。(4)微胶囊化技术制备微胶囊阻燃剂对纤维板物理性能和燃烧性能的影响阻燃微胶囊可显著提高纤维板的阻燃性能。随着微胶囊阻燃剂添加量的增加,中密度纤维板的氧指数显著提高,当微胶囊阻燃剂添加量为15%时,阻燃板的氧指数较素板提升了17个百分点,达到难燃级别。与素板相比,添加15%微胶囊时,纤维板的热释放速率峰值下降了54%,总热释放量、有效燃烧热平均值各下降44%和31%左右。烟释放速率明显降低,烟释放总量下降75%左右。此外,随着微胶囊阻燃剂添加量的增加,燃烧后样品的表面炭层的强度也逐渐增大,并且炭层越来越致密。当微胶囊阻燃剂添加量达到15%时,燃烧后样品的炭层最完整。在考虑物理力学性能的前提下,微胶囊阻燃剂的添加量越大,阻燃中密度纤维板物理力学性能越好。考虑到微胶囊阻燃剂的成本较高及极限氧指数,选择12%作为下一步试验的添加量。经过上述分析,最终确定阻燃液A的添加量为4.8%,阻燃液B的添加量为3.6%,微胶囊阻燃剂的添加量为12%。(5)阻燃中密度纤维板中试结果及分析从实验室小试和工厂中试结果来看,加入多糖类多核杂化阻燃剂后,中密度纤维板的内结合强度没发生太大变化,吸水厚度膨胀率有所提升,但仍在国家标准要求的范围内,可采取适当增加石蜡添加量的方式来加以改善。另一方面,改进阻燃微胶囊进料方式以保证阻燃微胶囊添加量的准确性及均匀性是当前必须解决的一个关键性问题。
【关键词】：多糖类多核杂化阻燃剂 微胶囊阻燃剂 中密度纤维板 锥形量热仪 物理力学性能
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS653.6
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.1.1 研究目的和意义12-13
• 1.2 阻燃纤维板研究现状13-16
• 1.3 阻燃人造板常用阻燃剂16-17
• 1.4 人造板阻燃处理方法17-18
• 1.5 阻燃纤维板现存的问题和发展方向18-21
• 1.5.1 现存问题18-19
• 1.5.2 发展方向19-21
• 1.6 本论文研究内容21-23
• 第二章 有机/无机复合技术在纤维板生产的应用研究23-39
• 2.1 有机/无机复合技术23
• 2.2 试验材料和设备23-24
• 2.2.1 试验材料23-24
• 2.2.2 试验仪器与设备24
• 2.3 试验方法和原理24-25
• 2.3.1 试验方法24
• 2.3.2 试验原理24-25
• 2.4 试验结果与分析25-28
• 2.4.1 光学显微镜分析25-26
• 2.4.2 扫描电镜分析26-28
• 2.4.3 EDS分析28
• 2.5 有机/无机复合技术的应用及分析28-37
• 2.5.1 试验设计28-29
• 2.5.2 工艺路线29
• 2.5.3 试验结果与分析29-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第三章 阻燃剂微胶囊化技术在纤维板生产的应用研究39-53
• 3.1 微胶囊化技术39
• 3.2 试验材料和设备39-40
• 3.2.1 试验材料39-40
• 3.2.2 试验仪设备40
• 3.3 试验方法和原理40-41
• 3.3.1 试验方法40
• 3.3.2 阻燃机理40-41
• 3.4 试验结果与分析41-45
• 3.4.1 微胶囊阻燃剂宏观形态分析41
• 3.4.2 微胶囊阻燃剂微观形态分析41-42
• 3.4.3 微胶囊阻燃剂EDS分析42-43
• 3.4.4 微胶囊阻燃剂热重分析43-45
• 3.5 阻燃剂微胶囊化技术的应用及分析45-52
• 3.5.1 试验设计45
• 3.5.2 工艺路线45
• 3.5.3 试验结果与分析45-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 阻燃中密度纤维板产业化试验研究53-65
• 4.1 试验材料和设备53
• 4.1.1 试验材料53
• 4.1.2 试验仪器与设备53
• 4.2 阻燃中纤板重复性试验结果53-55
• 4.3 阻燃中纤板中试内容55-62
• 4.3.1 实习地点简介55-56
• 4.3.2 中密度纤维板生产线56
• 4.3.3 试验设计56-57
• 4.3.4 工艺路线57-58
• 4.3.5 阻燃剂添加设备58-59
• 4.3.6 阻燃纤维板生产设备与工序59-62
• 4.4 阻燃中纤板中试结果与分析62-63
• 4.5 中试过程出现的问题及改进方案63
• 4.5.1 中试过程出现的问题63
• 4.5.2 改进方案63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 结论与建议65-69
• 5.1 结论65-68
• 5.2 建议68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

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