木材燃烧产烟特性研究

仪器 G B8627 烟密度实验仪, 由中科院光电 所元 件厂生产; CS101-IE 电热鼓风干燥箱。
药 品 脲、N H4H2P O 4、N H4Cl、K I、N aCl、K Br 、钼 酸铵、CuSO 4、ZnCl2 五氯酚钠( 均为化 学纯) 2. 2 样品制备
将 各种 原木 料加 工成 规格 30mm× 30mm ×8mm ( ±0. 3mm) 的方块, 将其置入烘箱烘至 绝干, 然后 放入 配制的 各种试剂中进行常 压浸渍处理。达到预定时 间 后取出烘至绝干, 放入干燥器中待用。 2. 3 测定方法
5
27. 3
3
6
25. 6
6
3. 5 防腐 剂 对木 材 产烟
的影响
选择三 种较为常用的
防 腐 剂: CuSO4 、ZnCl2 和
五 氯酚 钠, 对 水曲 柳 进行
处 理后 进 行测 定, 结 果如
表 5 所示。
从 表 5 可 以 看 出: 经
ZnCl2 和 五氯 酚钠 处 理的 试样 M SD 有所增加, 其中
技术高度发达的今天都有广泛的应用。木材易加工、耗 能少, 使 用过程中 不污染 环境, 有益 人类 健康, 又具 有 大自 然赋予 的纯朴、自然 和美丽 的花纹 倍受人 们的 青 睐。木地板、木墙裙、木窗帘盒、纯木 家具成为人们追求 的时尚。但 木材的可燃性和易腐 蚀性使其应用受到 了 限制。为了防火和防腐, 往往通过阻 燃和防腐处理以提 高木材 的耐火性能和耐腐 蚀性。但是阻燃剂和防腐 剂 等的 添加对 木材燃 烧的生 烟量有 何变化, 目前 未见 文 献研究报道。而火灾中的烟危害是及其严重的、不容忽 视的。本 文利用 G B8627 烟密度 仪研究了天 然木材 及 其在不 同外加剂作用下的 产烟特性。以此为木材的 阻 燃和防腐 等处理时, 各种外加剂的合理、科学地选择 提 供实验基础数据。 2 实验部分 2. 1 仪器药品
最大烟密度( % )
13 2
2
4 12
表 5 防腐剂与 MSD 的关系
1: ZnCl2 2: 五氯酚钠 图 4 防腐剂浓度与 M SD 关系 经 CuSO4 处理的 试样 M SD 有所下 降。我们 发现 CuSO4 对木 材具 有抑烟 作用, 其 抑烟性 能可 以和 钼酸 铵媲美。但由于 CuSO 4 处理 的试样不多, 数据不足以说 明 问题, 所以 CuSO4 在木 材中的 含量对 木材产 烟情况 有何影响, 还有待进一步研究。 4 结论 4. 1 不同种类的 天然木材, 其最大 烟密度随 着密度的
其作 用抵消 了钼酸 铵的抑烟 作用。这 个结论 和实验 1
所得的 结论是吻合的。 所以建议将 钼酸铵在木 材中的 含量控制在 5% ～10% 比较适宜。
表 4 抑烟剂与 MSD 的关系
试样编号
1
2
3
4
5
抑烟剂浓度( % )
0 10 20 30 40
抑烟剂含量( % )
0 5. 7 7. 9 11 16. 2
木材燃烧产烟特性研究
武警学院消防工程系 杨守生 陈峰
[ 摘要] 本文 利用 GB8627 烟 密度仪研 究了天然木 材 及其在不同外加剂作用下的产烟特性。实验结果表明, 不同树种和 经不同试剂处理后 的木材产烟情况变 化较 大。 [ 关键词] 木材 烟密度 阻燃 防腐 抑烟
1. 前言 木材 是一种 传统的 建筑材 料, 从远 古时期 到工 业
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烟时间提 前, 生烟 速度变快, 对于消 防安全是极 其不利 的。在评价阻燃剂的性能时, 应将其对木材生烟的影响 重点考虑。 4. 4 经 抑烟 剂 ( 钼 酸 铵) 处 理的 木材, 生烟 量 有所 下 降。钼酸铵在木材中的含量对木材产 烟影响较大, 其含 量在 5% ～ 10% 时效果 较好, 含量 再增 大时, 抑烟 效果 反而不好。 4. 5 经 ZnCl2 和 五氯 酚钠 处理 的木 材生 烟 量有 所增 加, 且随着其在木 材中的含量 的增大而 增大, 并 通过实 验发现 CuSO4 对木材具有抑烟作用。
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最大烟密度 12 8 60 78 41 15. 7 3
(M SD) ( % )
表 3 阻燃剂处 理木材产烟情况
阻燃剂种类
脲 NH4H2PO4
N H4Cl KI
N a Cl K Br
阻燃剂含量 最大烟密度 红松试样号
(%)
(M SD) ( % )
1
20
35
2
20
89
3
20. 5
96
4
36
26
按需要比例配制浸渍液。 将木材试样编 号, 称重后 置于浸渍液中, 开始记 录时间。 浸 渍 达到 预定 时 间后, 取 出 试样, 用 蒸 馏 水冲 净, 沥干后置于 CS101-IE 干燥箱中 烘至绝干并称重。 对 各 木材 试样 进 行烟 密度 测 试并 记录 有 关数 据。 3. 结果与讨论 3. 1 不同种类天然木材燃烧产烟情况 为了考 察不同 材种木 材产烟 情况, 选 择几种 较为 常用的材种如: 红松、水曲柳、橡木等进行实验研 究。考 虑到火灾实际情 况, 不对其进 行干燥处理, 将其在自然 状态下放置 40h 以上。每个 材种取三个试样, 对其进行 烟密度实验, 实验结果如表 1 所示。
1. 云杉 2. 红松 3. 水曲柳 4. 椴木 5. 白杏 6. 黄花松 7. 白桦 8. 青冈 9. 橡木 10. 苗榆 11. 枫木
图 1 MSD 与密度的关系
热 量, 推 迟了木材的 分解和 燃烧的时 间, 相应也 使产烟时间推迟。 3. 3 阻燃处理木材产烟情况
将 红松置于 20% 的各 种阻燃剂中进
50 40 30 20
( % ) ( 饱和)
( 气干) ( 绝干)
图 2 光吸收率平均值与时 间的关系 从 图 2 可以 看出, 实 验开 始后 约 2. 5min 内, 光吸 收 率的 值 很小, 之 后光 吸 收率 逐 渐上 升, 并 达 到最 大 值, 结合观察到的 实验现象发 现, 在 实验的前一 阶段约 2. 5min 内, 木材燃烧稳定 , 火焰很大, 生烟量小, 推测是 木材受热 挥发出的可 燃气体的燃 烧; 之 后火焰变小, 燃 烧变得不 稳定, 生 烟量增大, 可能是 挥发出的可 燃气体 燃烧殆尽, 空气中 的氧开始向 木材内部 渗透, 由 于木材 结构 比较 致密, 导致 木材 的不完 全燃 烧而使 生烟 量增 大。 3. 2 含水量对木材产烟的影响 取红松 为试样, 按规格加 工后烘干 并称重, 然后置
材内部。阻燃剂对木材的产烟有较大影 响, 经 N H4Cl 的 20% 水溶液处 理的 试样 ( 3) 生烟 量最 大, 其 M SD 达到
了 96% , 而 经 N aCl、KBr 的 20% 水 溶 液 处 理 的 试 样
( 5) 、试 样( 6) 生烟量 很小, 其 M SD 值 与绝 干试样 相比
1 7 12 17 22 83 37 43
4. 2 随 着木 材中含 水量 的增 大, 生 烟量 也增 大, 但是 含水量超过 40% 时, 产烟时间将大大推迟。 4. 3 经阻燃 处理 的木材, 其 生烟 量变 化 较大。经 脲、 N H4Cl、NH4H2PO 4 处理后的木 材, 生烟 量极大增 加, 产
木材的密度对 M SD 值影响较大。随着木材密度的 增大, M SD 值呈上 升趋势。将各木 材密度按 从小到大 的顺序排列, 作柱形图如图 1 所示。从图 1 可以 看出, 密度较小的红松、水曲柳、椴木的 M SD 值较小; 密度较 大的橡木、苗榆的 M SD 值较大。
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入 蒸 馏 水 浸 泡, 至 饱 和 后 取 出, 置 入 CS101—I E 电 热鼓 风 箱, 制 备 出 各种 含 水 量的 试样 进行 测 试, 其结 果 如表 2 所 示。
从 表 3 可 知, 经阻 燃剂处 理后 的木 材其 质量 均有
M SD 都可能产生一定的影响。
大 幅度增 加, 各试样 阻燃 剂的 含量基 本处 于同一 水平
再 以椴木、黄 花松、橡 木为 例, 根据 三个 平行 试样 上, 证明红松具有 良好的浸 渍性能, 阻燃剂有 效进入木
在每隔 15s 所测得的光吸收 率求出平均值, 作出光吸收 率平均值与实验时间关系的曲线如图 2 所示。
参照 G B8627—88 测 定烟密度。 基于建 材在燃烧或分解释放 的烟气对测量光束 中 的可 见光部 分的吸 收和散 射作用, 用接 受器所 产生 的
光电流变化值, 来反映烟密度多少的改 变量。整个实验 过程为 4min, 每隔 15s 读取一次烟密度的值。 2. 4 实验方法与步骤
将 按 规格 要求 初 步加 工的 木 材试 样用 砂 纸打 磨, 使其表 面平整光滑, 无飞边、毛刺, 经干燥 至绝干后 置于干燥皿中待用。
和试样( 3) 效果最好, 而试样( 5) 则没有太大变化。说明 木材 中钼 酸铵的 含量 并不 是越大 就抑 烟效果 越好, 可
能是 因为 木材中 钼酸 铵含 量增大 之后, 填满 木材 中的
空隙, 导致木材致 密度增大, 使空气 中的氧向木 材内部
的渗透更 加困难, 木材由于不 完全燃烧 而生烟量增 大,
表 1 不同材种木材燃烧产烟情况
材种
产地
红松 东北
最大烟密度( M S D) / %
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
13
16
18
平均最大 烟密度
( M SD) /%
15. 7
云杉 陕西
75
66
59
66. 7
黄花松 东北
92
96
93
93. 7
橡木 陕西凤县 100
100
92
97. 3
水曲柳 东北
24
21
32
25. 7