八硼酸钠/硅溶胶对木材的改性研究

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木材作为一种环保型建筑材料,因其具有良好的视觉特性、触觉特性、调温调湿机能和较高的比强度而广泛应用于建筑结构、建筑装饰、家具工业等领域。同时木材是一种可再生资源且具有良好的可降解性,其资源节约型和环境友好型的品质已经得到人们的广泛认同,使之成为21世纪最为重要的工程材料之一。但是木材的天然易燃烧、易霉变、易腐朽、易蛀蚀等缺陷却严重降低了木材制品的耐久性并限制了其应用范围。   为了开发一种具有良好抗流失性能的一剂多效型环保木材改性剂,本文选用具有良好改性功能的八硼酸钠(DOT)和具有优异抗流失性能的硅溶胶(SiO2)作为复合改性剂,采用特定二次加压浸注处理工艺对木材试样进行处理,制得八硼酸钠/硅溶胶改性处理材试样。研究了八硼酸钠/硅溶胶改性处理材的阻燃性能、防霉性能、防蛀性能、抗流失性能以及八硼酸钠/硅溶胶的改性处理对木材吸湿性能和力学强度的影响.通过研究得出以下结论:   (1)木材采用三个不同浓度(5%、15%、25%)的八硼酸钠/硅溶胶(DOT+SiO2)处理后,均能显著降低热释放速率、减小总放热量、延迟放热峰出现;能大幅提高成炭率;燃烧过程中生烟速率基本维持在0水平,总发烟量小,抑烟效果明显;质量损失率和有焰燃烧时间均小于标准限值,达到阻燃木材要求,阻燃效果非常显著。   (2)木材采用三个不同浓度(5%、15%、25%)的八硼酸钠/硅溶胶处理后,霉菌被害值均为0,对蓝变菌、绿色木霉、桔青霉和黑曲霉的防治效力均为100%,防霉效果显著。   (3)木材采用三个不同浓度(5%、15%、25%)的八硼酸钠/硅溶胶处理后,蚁蛀等级均为0,试样完好率为100%,防蛀效果显著。   (4)木材采用五个不同浓度(5%、10%、15%、20%和25%)的八硼酸钠/硅溶胶处理后,抗浸提值(LRV)分别达到了88.58%、81.14%、72.24%、71.06%和60.64%,较单一八硼酸钠处理材明显增大,具有较良好的抗流失性能。表明与硅溶胶的二次复合处理,改善了单一八硼酸钠处理材的抗流失性能,所制得的八硼酸钠/硅溶胶处理材具有良好的耐久性能,从而扩大了八硼酸钠处理材的适用范围。   (5)八硼酸钠/硅溶胶处理材在流失前后热释放速率峰值及第二峰时间变化程度较单一八硼酸钠处理材小,说明改性剂流失较少,即抗流失性能得到改善。八硼酸钠/硅溶胶处理材经浸提流失后,成炭率下降百分率仅为单一八硼酸钠处理材的三分之一,说明与硅溶胶的复合处理后,处理剂流失量明显减小,即具有较好的抗流失性能。   (6)木材采用三个不同浓度(5%,15%、25%)的八硼酸钠/硅溶胶处理后,吸湿率分别为8.91%、11.09%和11.43%,吸湿率较单一八硼酸钠处理材分别下降27.15%、25.22%和25.49%,说明八硼酸钠/硅溶胶处理对木材吸湿性能的影响较单一八硼酸钠处理明显减小。八硼酸钠/硅溶胶处理材对应5%、15%和25%处理浓度的力学强度分别为45.26MPa、58.95MPa和58.29MPa,较素材分别提高15.75%、50.77%和49.08%,力学强度提高程度较单一八硼酸钠处理材更为明显。可见,八硼酸钠/硅溶胶复合处理对木材的吸湿性能影响较小,并且对木材有一定的强化作用。   通过采用八硼酸钠与硅溶胶对木材进行二次复合处理,改善了八硼酸钠的抗流失性能,从而实现了木材改性的耐久化;通过利用八硼酸钠的高效改性功能,实现了木材改性的一剂多效化与经济化;通过利用八硼酸钠与硅溶胶无毒、无臭、环保、抑烟特性,实现了木材改性的环保化。
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