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阻燃型无醛木材刨花板及其胶粘剂的研究

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第一章绪论

1.1刨花板发展状况

1.2木材刨花板用胶粘剂

1.2.1醛类胶粘剂

1.2.2聚氨酯胶粘剂

1.2.3聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂

1.2.4存在的问题

1.3阻燃木材刨花板概况

1.3.1发展阻燃木材刨花板的必要性

1.3.2木材刨花板用阻燃剂

1.4刨花板的燃烧理论

1.5阻燃机理

1.6本课题的研究意义与研究内容

第二章添加型阻燃剂的合成与表征

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原料

2.2.2含磷阻燃剂二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-4羰基)新戊二醇酯的合成(DOPCP)

2.2.3N,N-二(2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酸酯)脲(DDPPU)的合成

2.2.4结构表征

2.3结果与讨论

2.3.1阻燃剂二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-4羰基)新戊二醇酯(DOPCP)合成条件的研究(一)

2.3.2阻燃剂二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-4羰基)新戊二醇酯(DOPCP)合成条件的研究(二)

2.3.3阻燃剂二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-4羰基)新戊二醇酯(DOPCP)的结构表征

2.3.4N,N-二(2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酸酯)脲(DDPPU)合成条件的研究

2.3.5N,N-二(2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酸酯)脲(DDPPU)的结构表征

2.4小结

第三章添加型无醛阻燃刨花板阻燃性能及阻燃机理的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原料

3.2.2仪器分析

3.2.3阻燃木材刨花板的制备

3.3结果与讨论

3.3.1两种含磷阻燃剂在木材刨花板中阻燃性能比较

3.3.2阻燃剂DDPPU及其复配物对木材刨花板的阻燃性能研究

3.3.3 DDPPU阻燃剂体系对木材刨花板物理力学性能的影响

3.3.4木材刨花板热分析

3.3.5残炭红外光谱分析

3.3.6 X射线光电子能谱分析

3.4小结

第四章以P-PVA为主剂的双组分水性聚氨酯胶粘剂

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1原料部分

4.2.2P-PVA的制备

4.2.3木材刨花板的制备

4.2.4结构表征

4.3结果与讨论

4.3.1 PVA氧化剂的选择

4.3.2氧化度对P-PVA水溶性的影响

4.3.3 P-PVA的结构表征

4.3.5以P-PVA为胶粘剂主剂的木材刨花板阻燃性能

4.3.6阻燃木材刨花板物理力学性能分析

4.3.7阻燃木材刨花板热性能分析

4.4小结

第五章以H3PO4-PVA为主剂的双组分水性聚氨酯胶粘剂

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1主要原料

5.2.2 H3PO4-PVA的制备

5.2.3木材刨花板的制备

5.3结果与讨论

5.3.1 H3PO4-PVA反应条件及机理分析

5.3.2以H3PO4-PVA为胶粘剂主剂的木材刨花板阻燃性能

5.3.3阻燃木材刨花板物理力学性能分析

5.3.4阻燃木材刨花板的热性能研究

5.4小结

第六章钠水玻璃木材胶粘剂

6.1引言

6.2实验部分

6.2.1主要原料

6.2.2固化剂制备

6.2.3阻燃木材刨花板的制备

6.2.4性能测试

6.3结果与讨论

6.3.1钠水玻璃的固化机理

6.3.2以水玻璃为胶粘剂的木材刨花板性能

6.3.3常用固化剂

6.3.4磷酸硅、三聚磷酸铝固化剂

6.4小结

结束语

参考文献

发表论文及已经申请专利

致谢

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摘要

随着世界范围内木材资源短缺问题的日益加剧,利用其加工剩余物、采伐剩余物等为原料生产刨花板已经成为了世界各国解决木材供需矛盾的主要途径,与此同时木材刨花板的应用也逐渐从家具行业转移到建筑、船舶等领域。但由于木材是易燃材料,从而限制了其应用范围。因此阻燃木材刨花板的研制是今后刨花板稳步发展不可或缺的一部分。传统的阻燃刨花板具有阻燃剂添加量大、易流失、且会释放出对人体有伤害很大的有毒物质甲醛等缺点,因此,开发新型、无毒、具有良好阻燃效果的阻燃剂和胶粘剂势在必行。本论文从膨胀型有机阻燃剂的合成、制备无醛阻燃胶粘剂两方面分别对木材刨花板的阻燃进行了研究,以获得最佳环保阻燃效果。 本文合成了两种新的含磷膨胀型阻燃剂,(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-羰基)新戊二醇酯(DOPCP)和N,N-二(2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酸酯)脲(DDPPU);研究其合成条件;通过红外光谱、核磁共振等方法对产物进行了表征;采用极限氧指数仪分别对DOPCP和DDPPU在以双组分水性聚氨酯为胶粘剂的木材刨花板中的阻燃性能进行了比较,并对阻燃剂DDPPU进行了复配研究,通过极限氧指数考察了复配体系在木材刨花板中的阻燃性能,采用热重分析方法研究了复配体系的热稳定性。通过对残炭进行红外分析、X射线光电子能谱(XPS)初步研究了DDPPU在木材刨花板中的阻燃机理。 研究结果表明,DOPCP与DDPPU及DDPPU的复配体系都能有效的提高木材刨花板的阻燃性能。经过比较DDPPU的阻燃性能优于DOPCP,其中添加15%的DDPPU,木材刨花板极限氧指数达到38.1;在DDPPU的复配体系中,以10%DDPPU与5%H<,3>BO<,3>添加到木材刨花板效果最好,DDPPU与H<,3>BO<,3>具有良好的协同作用,其极限氧指数可以提高到46.0。热重分析数据表明DDPPU在燃烧过程中对木材有良好的催化成炭效果,在高温下其成炭率较高;DDPPU/H<,3>BO<,3>体系可以同时在固相、气相中都能起到阻燃作用,因此提高了木材刨花板的阻燃性能。胶粘剂体系也影响木材刨花板的阻燃性能,因此,本文分别制备了以P-PVA、H<,3>PO<,4>-PVA为主剂的双组分水性聚氨酯的阻燃胶粘剂,以及钠水玻璃胶粘剂体系。这三种胶粘剂都为本质阻燃,及无醛的粘接体系。采用极限氧指数仪对这三种胶粘剂用于木材刨花板中的阻燃性能变化进行了分析,通过热重分析法研究了这三种胶粘剂体系的热稳定性,并分别测试了这三种胶粘剂应用于木材刨花板后,对其物理力学性能的影响,并对胶粘剂的实用性进行了分析。 研究结果表明,以P-PVA、H<,3>PO<,4>-PVA为主剂的胶粘剂可以提高木材刨花板的阻燃性能。当施胶量为18%时,其极限氧指数分别为27.9和32.8,物理力学性能均能达到国家木材刨花板二级板标准。而以钠水玻璃为胶粘剂的木材刨花板虽然其吸水厚度膨胀率(TS)偏高,但是其氧指数可达33.5。有待进一步改善。

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