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1、Vol. 33 No. 9 Sep. 2013第 33 卷 第 9 期 2013 年 9 月 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报Journal of Central South University of Forestry orthogonal test; optimization technology113第 33 卷中 南 林 业 科 技 大 学 学 报质复合材的隔热滞火结构单元，研究隔热滞火结构单元制备工艺，为后序制备阻燃型木质复合材提供研究依据和数据支撑。1 实验部分1.1 实验材料珍珠岩粉（100 目）；无机胶粘剂，自制。主要成分硅质主剂、水玻璃、氯化镁、增韧剂、活性剂等；硅烷偶
2、联剂（kh550），南京辰工有机硅材料有限公司；稻草碎料（20 60 目），稻草秸秆采自湖南株洲，通过锤式再碎机再碎处理。1.2 木质复合材制备图 1 阻燃型木质复合材结构 Fig.1 Structure of flame retardant wood composite图 2 木质复合材隔热滞火结构单元制备工艺流程 Fig. 2 Technology flow for heat insulation and fireproof unit of flame retardant wood composite1.3 参照标准表 1 水泥木屑板(一级)标准 Table 1 Standard of c
3、ement particle board (first-class)检测项目MOR/MPaMOE/MPaIB/MPa TS/%数值 9.0 3 000 0.351. 5 2 试验设计本试验选取密度 X1、施胶量 X2、稻草碎料用量 X3作为试验因子，并根据前期研究结果确定了各因子的零水平，并建立如下回归方程模型7：由于因素数 m=3，取零水平试验次数 m0=9，得星号臂长 =1.682，x1的上限为 x1=1.1, 下限为x1=0.9, 零水平为 x10=1.0,根据 j=(xj-xj0)/得 1=0.06， 同样可以得出其他两个因子的自然变量 2= 1.19，3=1.19，因素水平编码表 2
4、。表 2 试验因素和水平 Table 2 Factors and levels of testszjX1 /(smm-1)X2 /X3 /%上星号臂 ()1.117.0022.00上水平 (1)1.0616.1920.19零水平 (0)1.0015.0020.00下水平 (1)0.9413.8118.81下星号臂 (-)0.9013.0018.00j0.061.191.193 结果与分析3.1 试验结果测 试 样 品 的 静 曲 强 度 (MOR)、 弹 性 模 量(MOE)、 内 结 合 强 度 (IB) 和 吸 水 厚 度 膨 胀 率(TS)，结果如表 3 所示。通过对测试结果数据进行方差
5、分析，得出各测试项目与因子之间关系的回归方程，并对各回归方程的回归系数显著性进行检验。凌启飞，等：阻燃型木质复合材隔热滞火单元的制备工艺114第 9 期3.2 方差分析与回归分析(1) 静曲强度 (MOR)隔热滞火结构单元静曲强度方差分析见表 4。表 4 静曲强度方差分析 Table 4 Variance analysis of MOR 指标方差来源平方和自由度均方和F 值显著性静 曲 强 度Z117.5117.5019.40*Z223.30123.3034.70*Z321.2121.2030.70*Z1Z20.59210.5920.949Z1Z30.07610.0760.122Z2Z30.0
6、2810.0280.044Z11.48011.482.37*Z213.75113.7516.02*Z312.70112.7020.40*回归平方和42.30 9 4.70 7.54 剩余平方和6.80 11 0.62 总和49.10 22 将表 4 中的数据整理后可以得到回归方程： Y=-334.39+0.492 76X1+21.456X2-0.000 194X12 +13.576X2。(2) 弹性模量 (MOE)隔热滞火结构单元弹性模量方差分析见表 5。表 5 弹性模量方差分析 Table 5 Variance analysis of MOE 指标方差来源平方和自由度均方和F 值显著性弹 性
7、 模 量Z12 752 07012 752 070 72.10*Z2168 5931168 59321.12*Z3112 3501112 35019.47*Z1Z2348 1951348 1959.13*Z1Z323 570123 5708.34*Z2Z324 278124 2788.27*Z13 418 85313 418 853 89.60*Z2871 8861871 88622.90*Z3252 37312 528 8536.61*回归平方和7 822 1669869 12922.80剩余平方和419 7021138 155总和8 241 86822将表 5 中的数据整理后可以得到回归方
8、程： Y=-44918.3+208.841 84X1+1 341.56X2+55 457.6 X3+8.345X1X2-0.093 708X12-1 855.56X22-50416X32。(3) 吸水厚度膨胀率 (TS)隔热滞火结构单元吸水厚度膨胀率方差分析见表 6。表6 吸水厚度膨胀率方差分析 Table 6 Variance analysis of TS 指标方差来源平方和自由度均方和F 值显著性内 结 合 强 度Z10.105 1 0.105 82.10 * Z20.120 1 0.12 120.90 *Z30.000 1 1 0.000 1 0.09 Z1Z20.023 1 0.023
9、 17.70 * Z1Z30.000 1 1 0.000 1 0.10 Z2Z30.000 024 1 0.000 024 0.02 Z10.023 1 0.023 17.90 * Z20.029 1 0.029 17.80 *Z30.009 7 1 0.009 7 2.57 回归平方和0.3 9 0.033 26 * 剩余平方和0.014 11 0.001 3 总和0.314 22 将表 6 中的数据整理后可以得到回归方程 : Y=-20.8+0.031 942 6X1-14.612 5X2+ 2.879X3+ 0.002 13X1X2-0.000 015 24X12-0.151 6X22-
10、9.89X32。(4) 内结合强度 (IB)隔热滞火结构单元内结合强度方差分析见表 7。表 3 力学性能测试结果 Table 3 Test results of mechanical properties试验号MOR/MPaMOE/ MPaIB/ MPaTS/%19.6363 6580.6380.92529.6453 6150.6500.91438.8942 9210.3901.89848.5022 9850.3751.96157.1302 5550.3841.23367.3632 4420.3781.30977.3102 6670.3152.74887.4742 6320.3502.8469
11、12.234 2970.6410.98510 6.014 2 366 0.300 1.747 11 8.13 2 821 0.662 0.710 12 7.822 2 552 0.28 03.011 13 9.609 3 651 0.504 1.212 14 9.653 3 620 0.512 1.245 15 9.806 3 890 0.551 1.194 16 11.110 3 911 0.567 1.253 17 9.793 3 818 0.545 1.187 18 10.400 3 910 0.539 1.025 19 9.820 3 800 0.558 1.225 20 9.801
12、3 823 0.561 1.111 21 9.751 3 714 0.536 1.025 22 11.210 4 015 0.550 1.174 23 9.786 3 845 0.571 1.115 115第 33 卷中 南 林 业 科 技 大 学 学 报表 7 内结合强度方差分析 Table 7 Variance analysis of IB 指标方差来源平方和自由度均方和F 值显著性吸 水 厚 度 膨 胀 率Z11.01011.01041.70*Z25.85015.850241.00*Z30.00610.0060.24Z1Z20.13310.1335.49*Z1Z30.00210.0020
13、.08Z2Z30.00110.0010.05Z10.23410.2349.60*Z21.40011.40057.90*Z30.08010.0803.40回归平方和8.7390.97040*剩余平方和0.27110.025总和922将表 7 中的数据整理后可以得到回归方程： Y=-111-0.137 345X1-14.637 08X2+0.005 16X1X2+ 0.000 048 508X12+1.189 28X22。在 =0.01 显著水平下，四项指标的 F 值都大于 F0.01(9,13)=4.19，达到显著水平，说明模型成立。各因素的 F 值反映各因素对试验指标的重要性。 F 值越大，表
14、明此因素对指标的影响越显著。在此条件下的静曲强度分析结果中，F(X2) F(X3) F(X1) F0.01，即影响静曲强度的主次因素为：施胶量稻草碎料用量密度；弹性模量的 F(X1) F(X2) F(X3) F0.01，即影响弹性模量的主次因素为：密度施胶量稻草碎料用量；内结合强度结果显示 F(X2) F(X1) F0.01 F(X3)，即影响内结合强度的主次因素为：施胶量密度稻草碎料用量，施胶量对内结合强度的影响最显著，其次是隔热滞火结构单元的密度，稻草碎料用量对吸水厚度膨胀率的影响很小；吸水厚度膨胀率测试表明 F(X2) F(X1) F0.01 F(X3)，即影响吸水厚度膨胀率的主次因素为
15、：施胶量密度稻草碎料用量，施胶量对吸水厚度膨胀率影响极显著，其次是密度，稻草碎料用量对吸水厚度膨胀率的影响较小。3.3 试验因子对隔热滞火单元性能影响分析（1）密度对隔热滞火结构单元性能的影响根据试验结果、方差分析及回归分析可以看出，在试验的密度范围（0.9 1.1 g/cm3）内，隔热滞火结构单元的静曲强度、弹性模量及内结合强度均随密度的增大而增加，这是因为，在其他条件不变的情况下，密度增大，单位体积隔热滞火结构单元的密实度增加，稻草碎料的塑性变形越大，稻草碎料与无机胶粘剂的接触面积相应增加，二者之间的结合点就越多。隔热滞火结构单元的吸水厚度膨胀率随密度增加而减小，原因是随着隔热滞火结构单元密度的增加，单元孔隙率降低，吸水通道或途径减少。（2）施胶量对板材性能的影响根据试验结果、方差分析及回归分析可以看出，在试验的施胶量范围 (13% 17%) 内，静曲强度、弹性模量及内结合强度均随施胶量的增加而升高，吸水厚度膨胀率随施胶量的增加而减小。产生上述结果的原因是，随着施胶量的增加，稻草碎料之间的胶合点增多，胶合面积增大，稻草碎料之间的胶合强度以及稻草碎料与填料之间的胶合强度都相应增加，稻草碎料及隔热滞火结构单元的吸水点减少。（3）稻草碎料用量对隔热滞火结构单元性能的影响根据试验结果、方差分析及回归分析可以看出， 在试验的稻草碎料用量范
