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目录与学时分配 1 绪论 2 木材的保护学特性 3 木材的科学保管 4 木材防腐 5 木材虫害与防治 6 木材阻燃 - PowerPoint PPT Presentation


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目录与学时分配 1 绪论 2 木材的保护学特性 3 木材的科学保管 4 木材防腐 5 木材虫害与防治 6 木材阻燃. 7 木材的耐候性 8 木材的尺寸稳定化 9 木材的强化 10 木材与保护剂作用机理和波谱分析 11 木材保护中的环境问题. 第一章 绪论. 一、关于木材保护学的概念 所谓木材保护是在保持木材高强度比、易加工及天然纹理结构等优点及性能的前提下。通过一系列的物理、化学处理,克服木材尺寸稳定性差、各向异性、易燃、易腐、易变色和不耐磨等缺点。同时赋予木材某些特性功能的一门新兴学科。. 二、我国林木资源现状

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目录与学时分配

1 绪论

2 木材的保护学特性

3 木材的科学保管

4 木材防腐

5 木材虫害与防治

6 木材阻燃


7 木材的耐候性

8 木材的尺寸稳定化

9 木材的强化

10 木材与保护剂作用机理和波谱分析

11 木材保护中的环境问题


第一章 绪论

一、关于木材保护学的概念

所谓木材保护是在保持木材高强度比、易加工及天然纹理结构等优点及性能的前提下。通过一系列的物理、化学处理,克服木材尺寸稳定性差、各向异性、易燃、易腐、易变色和不耐磨等缺点。同时赋予木材某些特性功能的一门新兴学科。


二、我国林木资源现状

1、稀有珍贵树种多 p1-2

我国地处寒、温、热三带,故林木物种资源丰富。

国家保护的树木共159种,一级34种,二级125种;

国家珍贵木材42种,一级7种,二级35种;

国际贸易公约限定15种。

2、人均占有的林木资源少

见p4的表1-3中国与部分国家、地区森林资源比较

3、林木剩余物及劣质木材利用率低


三、人类的生存环境离不开木材

1、木材是工农业生产和国防建设重要的物资

2、木材是提高人类生活质量优良材料

四、木材保护学研究内容

1、了解生物对木材危害的特性及找出木材防护方法 第2~5章

2、了解木材的变异性及找出对木材进行功能性改良的办法 第6~9章

3、木材保护作用机理及分析方法 第10章

4、木材保护中的环境问题 第11章


本书重点:1、木材的科学保管 第三章

2、木材防腐 第四章

3、木材虫害与防治 第五章

4、木材阻燃 第六章

5、木材的耐候性 第七章

6、木材的尺寸稳定化 第八章

7、木材的强化 第九章


第二章 木材的保护学特性

木材的保护学特性——指与木材保护及保护处理过程有关的木材属性。

2.1 木材的生物分解

2.1.1 分解木材的微生物

白腐菌:p18

褐腐菌:p17

软腐菌:p18


变色菌:主要由子囊菌和未知菌等变色菌, 约50多种。

霉菌:主要由毛菌、青霉等半知菌,仅材表受污染。

2.1.2 木材组分的生物分解

木材微生物能分解木材组分,主要是因为他们能产生各种各样的酶。

纤维素的生物分解:p18

半纤维素的生物分解:p18

木质素的生物分解:p19


2.2 木材的变异性 约50多种。

2.2.1 木材的异向性

由于木材细胞多为纵向排列,细胞壁各层微纤丝排列不同,加上纤维素、半纤维素和木质素均为非均一的物质,所以,木材的各种物理、力学性质在木材纵向、径向、弦向上存在明显的差异。即异向性。

(1)木材的干缩湿胀:纵向<<横向

径向<弦向

(2)木材的热、电、声学性质、渗透性及各种力学强度:纵向>>横向


2.2.2 木材的变异性 约50多种。

1 木材解剖构造的变异

  • 管胞和木纤维长度

    一个年轮内:从早材→晚材增长

    树干半径方向:从髓心向树皮增长

    树干垂直方向:从树干基部→树梢增长

    (2)胞壁厚度

    树干半径方向:从髓心→树皮增增厚

    树干垂直方向:变化不明显

    (3)纤丝角:管胞或木纤维长度大者,纤丝角则小


2 木材性质的变异 约50多种。

(1)木材密度

树干半径方向:由髓心→树皮增加

树干垂直方向:树基→树梢减小

一个年轮内:由早材→晚材增大

(2)木材强度

一个年轮内:由早材→晚材增大

树干半径方向:由髓心→树皮增大

随木材密度增大而增大

(3)木质素含量

一个年轮内:由早材→晚材减少

树干半径方向:由髓心→树皮减少

树干垂直方向:树基→树梢增加


3 幼龄材与成熟材 约50多种。

木材密度:幼龄材<成熟材

木材干缩率:幼龄材>成熟材

木质素含量:幼龄材>成熟材

纤维素含量:幼龄材<成熟材

2.3 木材的可湿性

2.3.1 木材的润湿性

木材学第七节 木材表面性质P106-108

2.3.2 木材的吸湿性

木材学第六章 第二节 一、木材和水分。二、木材的吸湿性。三、木材的干缩和湿胀

P123-128


2.4 木材的酸碱性 约50多种。

2.4.1 木材中的酸碱性成分

(1)醋酸根(—COOH),在木材中含量为

1~6%,

R—OCOCH3 + H2O R-OH + CH3COOH

(2)树脂酸(松香)

(3)甲酸(蚁酸)

(4)丙酸和丁酸

(5)矿物质水解(硫酸盐1-10%,氧化物0.1-5%)呈酸性


2.4.2 木材的 约50多种。pH值

木材pH值为4~6

酸性木材 pH值<6.5 (绝大多数木材)

碱性木材 pH值>6.5 (极少数)

2.4.3 木材pH值与木材保护的关系

(1)木腐菌生长适宜的pH值为4.5-5.5

通过改变木材pH值的途径,可排除或破坏木腐菌生长环境

(2)木材的pH值越小(即酸度越大)对金属腐蚀越严重

减少木材pH值对呈金属腐蚀的措施:

①选择酸性较小的木材作包装和用材,或用榫连接


②在高湿地方尽量少用金属紧固件 约50多种。

③在干燥窑设计时尽量利用耐酸腐蚀的金属构件(铜、铝)

2.5 木材的加工性

2.5.1 机械加工

(1)木材机械加工容易,设备简单

(2)影响加工难易的因素

①纹理方向:对木材加工有很大影响,纵纹理易于横纹理

②树脂含量:树脂含量越高,加工越困难

③木材密度:密度越大,加工越困难


2.5.2 连接性能 约50多种。

1 木材胶合:指单纯用胶粘剂便使木材胶接起来

(1)胶合板

(2)层积木:单板层积材和积成材

(3)指接材:

2 榫接合:指利用各种形状的榫头及木构件连接起来

3 钉接合

2.53 化学加工


第三章 约50多种。木材的科学保管

3.1 木材保管原则

3.1.1 木材防腐的条件 p38~39

碳源{碳水化合物

碳氢化合物}

1、营养:胞壁三大素、含氮化合物、生长素(VB1,硫胺素) 池P46

2、水分:适宜木材含水率35~60%


3、温度:25~40℃ 约50多种。

增朽木闷腐

①生长温度 最低生长

最适生长

最高生长

②担子菌类 低温菌

中温菌

高温菌

③软腐菌 适温 24℃

适温 28℃

适温 34℃

适温 28℃


3.1.2 木材害虫滋生繁殖的条件 约50多种。P40

1、木材害虫种类 湿材害虫 天牛

小蠹科

干材害虫 天牛科

小蠹科

白蚁

2、生长条件 场所

温度

湿度

日照、通风


3.1.3 木材保管的原则 约50多种。

(1) 木材不褪色、不变色

(2) 木材无腐朽、无虫蛀

(3) 木材不开裂、不变形、不翘曲

(4) 保管费用低

(5) 化学保管要求药剂高效低毒,对人畜安全


3.2 原木保管 约50多种。

3.2.1 原木的物理保管

1、干存法——是在最短的时间里,把原木的含水率降低到25%以下的一种保管方法。

(1)适用范围:气干木材

(2)优点:可避免菌虫危害,减轻运输负担,方便使用。

(3)基本要求

① 一般要剥皮,最好只剥外皮。易裂树种两端留树皮圈。

② 楞场应选择地势高,通风及排水良好。

③ 楞堆应有楞脚(腿)。


2、湿存法——是使木材保持较高的含水率的保管方法。 P42

(1)适用范围:① 新采伐的木材;② 需要带湿加工的木材;③ 容易开裂、变形的木材;珍贵木材。

(2)优点:木材不易虫蛀,不会开裂。

(3)基本要求

① 已经干燥和已经受菌虫危害的木材不宜湿存;

② 木材具有完整的树皮,或树皮损伤不超过1/3;

③ 场地地势较低,水源充足;

④ 要经常保持高湿状态,经常淋水;

⑤ 每隔一定时间要对楞垛消毒。


3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

(1)适用范围:

① 水运 材,但不适于在海水中贮存。

② 需要湿加工的木材。

(2)优点:不虫蛀、不腐朽、不开裂、湿加工者无需泡浸。

(3)基本要求

① 必须是靠近江河、湖泊或建有水池的贮木场;

② 场地水流缓慢,不易被洪水冲走;

③ 露出水面部分应经常喷水或覆盖泥沙。


3.2.2 造纸木片的保管3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

1、场地要求: ① 地势高,通风,排水良好;

② 最好有棚顶遮盖。

2、木片堆要求:

① 木片堆高度不宜过高,避免发热霉变;

② 尽量有通风设备,避免堆温度升高;

③ 干湿木片应尽量分别堆放;

④ 贮存时间长可喷洒化学药剂。

3.2.3 原木的化学保管

1、适宜虫菌生长的木材含水率

(1)含水率大于30%,易发生兰变、霉变、及小蠹虫危害。


(2)含水率20-30%时易被木腐菌侵蚀。3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

(3)含水率12-20%时易被表面霉菌危害。

(4)含水率8-12%时易被粉蠹危害。

2、常用防腐防虫药剂

NaPCP 三氯酚钠

氟酚复合剂: NaF 3% NaPCP 2% H2O 95%;

硼氟酚复合剂①: NaF 3% NaPCP 1% 硼酸1% H2O 95%;

硼氟酚复合剂②: NaF 2% NaPCP 1% 硼酸1% 硼砂 1% H2O 95%。


3.3 板材的保管3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

3.4 人造板的保管

3.5 木材的干燥

3.5.1 木材干燥的意义和目的

① 提高木材稳定性;

② 防止木材变色与腐朽;

③ 杀死木材内的害虫和虫卵,有防虫作用;

④ 降低运输费用。

3.5.2 木材室内干燥(窑干或炉干)

1、蒸汽干燥

2、过热蒸汽干燥


3、炉气干燥3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

4、熏烟干燥

3.5.3 木材微波干燥

1、微波干燥木材的原理 P49

2、微波干燥木材的特点

(1)加热时间短,干燥速度快。

(2)方便连续干燥。

(3)干燥质量好,开裂变形小。

3、微波干燥木材应注意的问题 P50

(1)防止木材内裂现象

(2)防止木材内部炭化现象


3.5.4 木材除湿干燥 3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。P51

1、木材除湿干燥的原理

2、木材除湿干燥的特点

3.5.5 木材真空干燥 P52

1、木材真空干燥的原理

2、木材真空干燥的特点

3.6 木材的变色与防治 P53

3.6.1 木材的变色因素

1、内部因素

(1)木材组分中含有发色基因和助色基因。

(2)木材中大多数官能团能与许多化学试剂反应,使木材变色或降解。


2、外部因素3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

(1)微生物作用

(2)日光照射

(3)化学试剂作用

(4)温度与湿度

3.6.2 木材变色的类型

1、光变色:(1)光变色波长:主要是紫外光(68%),其次是可见光(28%)。

(2)光变色深度:<200微米

2、铁变色——是由Fe离子与木材中的单宁、酚类、黄酮类以及木质素发生化学反应引起的木材变色。


(1)木材加工过程中的铁变色3、水存法——是将木材沉浸于水中贮存的方法。

①原木造材或锯解过程:由锯片、钢素、跑车夹具。

②胶合板产生过程:原木蒸煮、旋切刀片、热压板。

③木材干燥过程:窑顶滴落板面的凝结水使材面变色。

(2)铁变色的防治 P64

① 常用3~5%的草酸溶液。

② 用2.5%次磷酸溶液。

③ 用2~5%的H2O2溶液。

草酸>次磷酸>亚磷酸>焦磷酸


3、霉菌或变色菌变色——由子囊菌纲与 菌纲的真菌引起的木材变色。主要发生在边材,以蓝变色和青变色为主。

(1)变色菌生长的最适温度23~35℃。

(2)蓝变或青变的防治

① 常用药剂为五氯酚钠(Na PCP)

② 亚硫酸氢钠

③ 乙二胺四醋酸钠

④ 新药剂 P65~66


第四章 木材防腐 菌纲的真菌引起的木材变色。主要发生在边材,以蓝变色和青变色为主。

机械或力学破坏

化学--电化学降解

木材败坏方式 火灾

木材的风蚀 霉菌、变色菌

生物败坏 真菌 白腐菌、褐腐菌、软腐菌

细菌

动物 昆虫

海生蛀木动物


4.1.1 形成真菌危害木材的必要条件 菌纲的真菌引起的木材变色。主要发生在边材,以蓝变色和青变色为主。

4.1.2 木材防腐的类型

1、木材腐朽 褐腐 P69

白腐

软腐

2、变色 P70

表4-1,表4-2各种腐朽的性状及变色起因。

4.2 木材防腐处理

4.2.1 木材防腐机理

1、机械隔离防腐:

2、毒性防腐:


4.2.2 木材防腐剂 菌纲的真菌引起的木材变色。主要发生在边材,以蓝变色和青变色为主。

(一)防腐剂选择的原则

选择合适的防腐剂,首先要考虑腐朽发生在哪部位与真菌类型,木材使用的环境。

1、立木腐朽:尚未引起重视,现只重视树木外部形态的病虫害防治。

2、边材蓝变(青变):P72

3、与地面接触的木材(电杆、坑木) P72

4、建筑构件(不与地面接触的木材)

5、经防腐处理的木材具有良好的耐候性


(二)木材防腐剂的种类 菌纲的真菌引起的木材变色。主要发生在边材,以蓝变色和青变色为主。

1、油质类防腐剂:煤杂酚油、不溶或微溶于水。

优点:

缺点:处理时要加热,有刺激性气味,处理材表。

适用范围:室外木构件,如:枕木、电杆、桥梁、桩木。

2、油溶性防腐剂:五氯苯酚、环烷酸铜、有机锡化合物。

优点:

缺点:

特点:这类防腐剂不溶或微溶于水,而溶于汽油、松节油、乙醇等有机溶剂中,它是借溶剂的渗


透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

3、水溶性防腐剂:是一种菌虫均杀的广谱防腐剂。

还有:铜铬砷(CAA) P73

铜铬硼(CCB):CuSO4 3%,Na2Cr2O7 2% ,硼砂 2% ,水 93%。

氟硼(FBB):NaF 3%,硼酸 1%,硼砂 1%,水 95%。

优点:

缺点:


4.2.3 防腐处理工艺 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。P73

(一)预处理(与木材学第12章的第1节相同。见木材学P233)

(二)防腐处理工艺

1、简易防腐处理(常压法) P74

2、加压防腐处理 P75

(三)不同用途木料的防腐处理

1、门窗料的防腐处理

(1)浸渍处理

(2)补救处理


2、电杆的防腐处理 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

一般用油质类防腐剂

3、木质人造板的防腐处理

(1)确定防腐对象:主要是蠹虫类害虫防治

(2)处理部位:单板处理、刨花、碎料处理

(3)处理方法:气相或液相均可

(4)常用药剂: P79

4、易腐朽难浸注木材的防腐处理

本节主要讨论云杉木材防腐


4.3 木材防腐的新途径 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

基本途径:

① 用化学方法处理木材,改变其组成与性质,使其木材不能满足微生物的食物链致使微生物不再栖息于木材中。

② 寻找对危害木材的生物有毒效而对人畜和环境无害的并有综合保持作用的新型防腐剂。

  • 由化学防腐向生物防腐过渡,寻找生物防治方法。

    4.3.1 破坏和断绝微生物的生存之本

    1、破坏微生物生存条件,如:水、氧气、温度、酸碱度、营养。


2、破坏木材中的硫胺素 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

3、抽出含氮化合物

4、增加木材pH值

4.3.2 采用微生物和抽提物防治木材腐朽

1、通过真菌防治真菌

2、引用树木的抽提物抑制纤维素酶产生

3、合成控制纤维素酶的专用抑制剂

4.3.3 防止大型动物对树木的危害

4.3.4 通过化学改性提高木材防腐性能

1、化学改性的定义:

2、化学改性所用药剂的条件


3、化学改性木材的方法 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

(1)树脂浸注处理:酚醛树脂、脲醛树脂

(2)交联处理:

① 概念

② 甲醛交联剂

③ 环氧烷类交联剂

④ 异氰酸脂交联剂

(3)乙酰化和氰乙酰化处理

常用乙酸酐处理,效果也较好

(4)聚合处理 (本书第9章将专题讨论)


4.3.5 探索新型木材防腐剂 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

1、烷基铵类化合物(AAC)

(1)AAC的特点:

(2)AAC的防腐效果:

① 地上露天试验

② 土壤—土块法试验

③ 抗虫蛀试验

  • 野外埋地试验

    2、八硼酸钠

    (1)适用范围:所有木腐菌及天牛、蠹虫类害虫


的防治。 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

(2)特点:

3、桉溶烷基胺铜(ACQ)

(1)优点:

(2)适用范围:


第五章 木材虫害与防治 透作用而将有毒物质带入木材内部,待溶剂挥发后而将毒物留于木材内部。

5.1 留粉甲虫对木材的危害与防治

甲虫——背上有两片骨质甲片的昆虫,只要是保护其腹部。

留粉甲虫——指幼虫危害木材或木制品后,留下粉粒状的木粉的甲虫。

5.1.1 粉蠹科

1、形态特征:成虫体微小,细长而扁,赤褐色或黄褐色。

2、为害情况:以幼虫蛀食干燥或半干燥(含水率10~28%)的阔叶树边材。因阔叶树胞壁组织


多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2mm。竹、木材被蛀食后,常只剩下表面一薄层外壳,里面全为粉状物,且不断由虫孔排出粉末。每年4~8月为成虫出现期。

3、粉蠹虫的种类及危害的树种

① 米粉蠹 (Lyctus lineavis):危害壳斗科、杨柳科木材。

② 褐粉蠹(L.brunneus):危害建筑材料、家具、竹器、竹材。

  • 中华粉蠹(L.sinensis):同②。

  • 鳞毛粉蠹(Minthen nigicollis):危害具芳香油的树种。


5.1.2窃蠹科 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2P89

1、形态特征:与粉蠹科相近。

2、危害情况:以幼虫蛀食木材,与粉蠹虫不同的是,窃蠹虫在其肠中能产生真正的纤维素酶。杂食性昆虫,无论针阔叶材还是心边材一样危害。

3、常见种类及危害树种

① 黑条木小蠹(Xyloterus lineatus):危害松、杉科木材。

② 浓毛窃蠹(Nicobium castaneum):危害松木、樟木、旧建筑构件。

③ 松窃蠹(Ernolius molitis)危害松科木材及枯倒木。


5.1.3 天牛科 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2P89

1形态特征:

(1)成虫:身体呈长圆形或卵圆形,长10~36mm,触角长与体长相等或更长,鞘翅常具各种色彩。

(2)幼虫:体大而长,可达35mm,头和身体呈圆形,几乎等大。

2、危害情况:以幼虫蛀蚀木材,有的幼虫在木材中2~3年,即2~3年代。可危害立木,也可危害伐倒木、建筑木构件、家具等。幼虫可直接消化纤维素。幼虫蛀蚀在木材形成各种坑道,道内常充满虫类及纤维质木屑,有时由虫孔向外排出。成虫羽化后在原木(条)表面呈大虫孔。


3、常见种类及危害树种 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2

① 家天牛(Stromatium longisorne):危害栎木、柚木、木麻黄及其阔叶树材和建筑木构件、家具等。

② 长角灰天牛(Acanthocinus aedilis):危害泡桐、油桐、栗木、杨、柳、桑木。

③触角锯天牛(Eurgpoda antennata)危害枫木、樟木、桦木、麻栎、松木、杉木、建筑木构件、家具。

④ 竹虎天牛(Chlorophorus annulavis ):危害各种竹材。


5.1.4 吉丁虫科 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2

1、形态特征:

(1)成虫:身体长圆形,较扁,触角很短或无。长20~25mm.

(2)幼虫:头部明显大于身体下部,头扁平(所以虫孔为扁平形)。长50~60mm.

2、危害情况:与天牛科相同。

3、种类及危害树种:与天牛科相同。


5.1.5 木材的防虫处理 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2P89~91

(一)常用的木材防虫剂

(二)木材防虫处理方法

(三)木材虫害的防治 P92

1、原木

(1)原木的物理保管:干存法、湿存法、水存法。 第三章已经介绍。

(2)化学药剂喷涂处理: P92

2、锯材 P92


5.2 海生蛀木动物对木材的危害与防治 多,淀粉、糖类物质多,而且最喜欢蛀食新加工的木器和新伐的竹类。被害材表面呈密集的圆形小虫孔,直径1~2

5.2.1 主要的海生蛀木动物

1、软体类蛀木动物

(1)船蛆(Teredo navolis):是海洋中危害木材最严重的一类动物,分布海域广,以热带为中心的近海区。

① 形态特征:身体细长,8~50cm,白色,外形似蛆。前端有一对甲壳,其中缘有牙状突起,用以锥锯或钻蛀木材。

② 危害情况:P93

海蛆钻出的孔道的壁用石灰样的物质联结起来,这种钻孔技术非常高超。英国一著名工程师用


同样原理发明了开挖隧道的技术,并于1825年开挖横跨伦敦泰晤士河的海底隧道。日本、香港也有同样隧道。现在挖隧道、通道常用此法。

(2)特海笋(Martesia strata)

① 形态特征:体形蛤蚶,长仅3~ 4cm.

② 危害情况:P93

2、甲壳类蛀木动物 P93

(1)蛀木海虱(Limonoria spp.)属于等是目的甲壳动物。

① 形态特征:个体很小,最长只达5mm,小的不足1/3mm,有一个锉刀似的上颚,用以咀嚼木材。

② 危害情况:蛀木海虱开始侵入木材时孔道很小,不太紧,孔呈圆形或卵圆形,随着不断穿凿,


使洞穴逐渐加深,并在穴壁上又穿凿很多小孔道与木材表面相通,呈蜂窝状。

(2)团海虱(Sphaeroma spp.)

① 形态特征:形态与蛀木海虱近似,但形体较大,体长将近10mm,因其能卷成团,故称团海虱。

② 危害情况:与蛀木海笋略同,只利用木材作栖息地,而以浮游生物为食。

5.2.2 海生蛀木动物的防治 P94

1、选用抗蛀蚀的用材树种

2、用化学药剂对木材进行防虫处理

5.3 白蚁对木材的危害与防治


第六章 木材阻燃 使洞穴逐渐加深,并在穴壁上又穿凿很多小孔道与木材表面相通,呈蜂窝状。

  • 木材阻燃——亦称木材滞火。指用化学药剂注入木材,提高木材的耐火性能,使之不易燃烧;或者将滞火涂料涂覆木材表面,防止木材起火或延缓起火燃烧的一种处理方法。


6.1 木材燃烧过程 使洞穴逐渐加深,并在穴壁上又穿凿很多小孔道与木材表面相通,呈蜂窝状。

6.1.1 木材燃烧过程分五个阶段:

(1)升温:100~150 ℃时,木材表层脱水 蒸发自由水 吸着水被蒸发完毕 结合水放出微量CO2 ,无化学反应进行。

(2)热分解: ① 当加热达150~200 ℃时,木材发生热降解而产生不燃性气体,CO2 、水蒸气、蚁酸(甲酸)、醋酸(乙酸)、乙二醛等。(木材热解温度180~200 ℃)

② 当温度升至200~260 ℃时,半纤维素发生热分解生成大量气体。

可燃烧气体有:CO(27.9%)、CH4(11.4%)、H2(4.2%)C2H6(乙烷)(3.1%)、C2H4(乙烯)(3.9%)、


CH 使洞穴逐渐加深,并在穴壁上又穿凿很多小孔道与木材表面相通,呈蜂窝状。3COOH(乙酸)及少量焦油(可燃性气体)。(木材引火点温度220~260 ℃。此阶段热分解为吸热反应。受热木材若靠近火种,即可产生瞬间火焰,但需补充热量才能持续火焰。)

不燃性气体有:CO2(50.7%)

③ 当温度升至260~300℃时,纤维素发生解聚和 键断裂,形成左旋葡萄糖。随着温度的升高,左旋葡萄糖可进一步分解成200多种化合物。吡喃糖环打开,生成乙酸( CH3COOH )、甲醛(CH3CHO);乙酸进而脱去羟基,乙醛脱去羰基,生成CH4、 CO2和CO。与此同时,木素中的醚键(-O-)断裂,脂肪族侧链从苯环上裂开,生成烟。(木材着火点温度260 ℃~290 ℃)


④ 当温度升至370 使洞穴逐渐加深,并在穴壁上又穿凿很多小孔道与木材表面相通,呈蜂窝状。~400 ℃时,木素的基本结构单元苯丙烷之间的碳-碳键,逐渐形成木炭石墨结构。纤维素完全热解。(木材着火点温度330℃~470 ℃)

⑤ 当温度升至500~550 ℃时,木炭内部进行气体和蒸汽的热分解,散出CO占50%, CO2 10%, CH4 38%,C2H6 2%(乙烷)。可燃性气体占90%。

(3)着火燃烧:当温度升到木材着火点温度260~300 ℃时,由于生成CH4 、CO等可燃性气体,如果点燃及马上燃烧起来。

(4)蔓延:当燃烧的木材有足够的氧气和一定


的温度下,通过热传导给相邻部位,则造成燃烧的蔓延。

6.1.2 木材燃烧及蔓延的条件:木材发焰燃烧需满足4个条件,可燃物、热、氧气及燃烧连锁反应。缺一不可。P102 例第2段

6.1.3 大断面和高含水率木材较耐火的原因:P103高含水率能提高木材耐火性几木材燃烧、蔓延的条件,故可以通过物理或化学方法对木材进行阻燃处理,利用一些化学药剂当木材燃烧时释放出液体或泡沫以达到防火目的。

6.2 木材阻燃处理 P102


6.2.1 的温度下,通过热传导给相邻部位,则造成燃烧的蔓延。阻燃方法

1、物理法:在木材表面覆盖一层难燃层,如石棉、玻璃纤维、石膏、水泥等,以便隔断火源及空气中的氧气。 飞船外壳

2、化学法:在木材中注入具有 阻燃作用的化学药剂,在木材热分解、燃烧过程中,药剂渗透于木材中而防止热降解。

6.2.2 常用的木材阻燃剂

1、对木材阻燃剂的要求 P104共8点

目前应用广泛的是P、N、F、Cl、Br、I

2、木材阻燃剂的物理、化学性质 P104-105共4点


3、评价阻燃效果的方法 的温度下,通过热传导给相邻部位,则造成燃烧的蔓延。P105

(1)使同一种材料达到规定的阻燃要求需阻燃剂的多少。

(2)在相同的阻燃剂用量下使材料达到最高阻燃效果。

6.2.3 无机阻燃剂 P105

1、磷及其化合物

(1)磷及化合物阻燃机理:降低木材热分解温度,增加炭的生成,减少可燃性气体的产生,降低热量。常用(NH4 ) 2HPO4

(NH4 ) 2HPO4 加热 (HPO3)X +xNH3 + xH2O


( 的温度下,通过热传导给相邻部位,则造成燃烧的蔓延。HPO3)X为聚磷酸,它极难挥发,在864 ℃下仍能保持液态,保持着强酸特性和高反应性。能在木材表面形成隔热和吸热作用的炭化层。

(2)碳氮复合型阻燃剂阻燃机理:P105最后一段

(3)碳氮复合型阻燃剂配方

2、卤素及其化合物

(1)卤素及其化合物阻燃机理: ① 在着火和燃烧的温度区域内,卤化合物受热分解出卤素,可稀释可燃性混合气体的浓度而抑制着火和燃烧。或密度大的卤素蒸汽在可燃物表面形成覆盖层而阻燃。② 在火焰状态下卤化合物解离出卤原子,并从可燃物中夺得H生成氢卤酸、抑制燃烧。 HF、


HCl、HBr、HI 的温度下,通过热传导给相邻部位,则造成燃烧的蔓延。

(2)卤化物与锑化物合剂

(3)卤化物阻燃剂缺点

3、硼及其化合物

(1)硼及化合物阻燃机理:硼酸可减弱无焰燃烧和发烟燃烧。而硼砂在火焰温度下熔融,覆盖在木材表面,隔断氧气供给渠道,以达到阻止木着火和火焰蔓延。

(2)硼化合物阻燃剂配方:P107

配方一:双氰胺505g,磷酸588g,硼酸515g,水9832g

配方二:硼砂50%,硼酸50%


配方三:硼砂10%,硼酸20%,硫酸铵60%,磷酸氢二铵10%配方三:硼砂10%,硼酸20%,硫酸铵60%,磷酸氢二铵10%

配方四:氯化锌35%,硫酸铵35%,硼酸25%,重铬酸钠5%

柳州:硼砂50%,硼酸74%,硫酸铵118%,磷酸氢二铵100%

无机阻燃剂虽然具有水溶性好,价格便宜,无味,易于进行阻燃处理等优点,而得到广泛应用。但由于无机阻燃剂多数不抗流失,浸泡木材后,表面常起霜,严重影响外观,尚存在许多问题。近年来国际上趋于树脂阻燃剂的研究。


6.2.4 有机阻燃剂 配方三:硼砂10%,硼酸20%,硫酸铵60%,磷酸氢二铵10%P107

(1)UDFP氨基树脂阻燃剂是近年来国外推广得较普遍的一种有机阻燃剂。

UDFP阻燃剂的配方及配制工艺见P108

(2)DPB阻燃剂:东北林大李坚用双氰胺、磷酸、硼酸制成。其特点是:经DPB处理的木材不改变木材原色,表面不起霜,不影响油漆性能,可以降低木材吸湿性,提高木材抗弯强度,抗流失性好。

(3)Dricon阻燃剂:P109


6.2.5 配方三:硼砂10%,硼酸20%,硫酸铵60%,磷酸氢二铵10%木材及木质材料的阻燃处理

1、深层处理

(1)浸渍法

(2)浸注法(也即加压法)

2、表面处理

常用的木材表面处理方法是涂阻燃涂料。

(1)阻燃涂料的种类

① 密封性油漆:此油漆在木材表面形成密封保护层,隔断木材与火焰直接接触,但它不能阻止木材升温。


膨胀性涂料:此涂料在木材着火前很快燃烧产生一种不燃烧气体,该气体膨胀在木材表面形成保护层,使木材热分解形成的可燃性气体难以被外部火源点燃,而不能形成发焰燃烧。

③ 我国常见的几种阻燃涂料(P110表6.5)

(2)阻燃涂料的组成:

① 基料,一般为有机物或树脂。

② 阻燃剂:为阻燃涂料的关键组分。聚磷酸铵、卤代磷酸酯。

③ 助剂:用于改善涂料柔韧性、弹性、附着力、稳定性等性能。


填料:提高涂料的装饰性、改善涂料的物理、化学性能。

⑤ 溶剂:溶解涂料各组分。

6.2.6 木质人造板的阻燃处理

1、阻燃刨花板

(1)添加阻燃剂的方法:

① 浸渍刨花 优点

缺点

② 施胶过程加阻燃剂 优点

缺点


③ 铺装过程加阻燃剂 优点 填料:提高涂料的装饰性、改善涂料的物理、化学性能。

缺点

(2)阻燃刨花板常用的阻燃剂

磷酸氢铵 硫酸铵 硼砂 硼酸

NH4 HPO4 (NH4 ) 2SO4 Na2B4 O7 H3 BO3

2、阻燃胶合板 P112

3、阻燃纤维板 P112

6.3 阻燃机理 P112

木材学第十二章第2节(P237)已提过

6.3.1 控制热降解、热分解过程

1、物理作用 机理


阻燃剂受热溶解、气化、放出结晶水时吸热,延缓木材降解、热分解时间。

② 阻燃剂熔融产生保护膜,隔断热的传递,以控制热降解、热分解。

2、化学作用 机理

① 降低可燃性成分的生成速度。

② 促进木材在低着火点温度范围内的可燃性物质的生成速度,使木材的热解温度降低,使这些可燃性物质在不着火的前提下扩散掉。

③ 通过改变木材热降解、热分解过程,促进脱水炭化作用,以控制急发性可燃性物质的生成。


6.3.2 控制着火过程 阻燃剂受热溶解、气化、放出结晶水时吸热,延缓木材降解、热分解时间。P113

控制着火过程来阻止燃烧主要是:阻碍着火条件形成和火势扩大条件形成。

作用机理: ① 在木材着火温度范围内,添加型阻燃剂热分解释放出各种不燃性气体,稀释可燃性气体。同时阻碍热的传导,阻碍可燃性气体的点燃。

② 用化学方法将双原子或活性基因引入可燃性混合气体中,阻止燃烧的连锁反应,同时也阻碍热的传导。


6.3.3 控制发焰燃烧 阻燃剂受热溶解、气化、放出结晶水时吸热,延缓木材降解、热分解时间。

① 利用阻燃剂在火焰中发生的化学反应,使放热速度大于发热速度。

② 利用不燃性物质、氧化物,使可燃物排除或产生窒息作用或稀释作用,以达到抑制燃烧的目的。

③ 将可燃性气体混合气体反应的必要时间缩短、增加流动时间。


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