北京林业大学2001年博士论文摘要

热处理及γ射线辐射杉木压缩木材的固定＝Fixation of compressed wood of Chinese fir by heat treatment and gamma irradiation[博士学位论文,中]/王洁瑛(北京林业大学工学院);导师赵广杰,祖勃荪,饭田生穗//2000 为了弄清楚热处理杉木压缩木材的固定机理,为软质杉木(Cuninghamia lanceolata)木材压缩密化的改性工艺和基础理论提供技术参数,该文研究了空气介质中和真空中热处理杉木压缩木材回复率的变化规律,以及回复率与热处理杉木木材的重量损失率、抗收缩率之间的相互关系,研究了热处理杉木压缩木材的红外光谱和材色变化规律,空气介质中热处理杉木压缩木材的蠕变,热处理过程中杉木压缩木材的应力松弛和热处理杉木压缩木材在水煮沸过程中的应力松弛,以及不同剂量γ射线辐射杉木压缩木材的物性和变定固定的变化规律.     

饱水和气干状态杉木的压缩成型及其热处理永久固定

该研究采用烘箱热处理和真空热处理方法 ,在热处理温度都为 180℃ ,热处理时间分别为 6,10 ,15 ,2 5h的条件下 ,研究比较了饱水状态和气干状态杉木试材的径向压缩成型特性及其在不同方式热处理条件下热处理永久固定的效果 .研究结果表明 :①在相同条件下 ,与气干状态杉木试材相比 ,饱水并经蒸煮的试材在压缩成型后 ,或经热处理后 ,其回复率Rs 较小 ,各项物理力学性质较好 ;②在热处理过程中 ,对照试材的重量损失率WL随着热处理时间的延长而增大 ,而且 ,WL与Rs 之间呈近似线性负相关 ;③在相同条件下 ,与空气介质中热处理相比 ,真空中热处理后试材的材色变化较小 ,但回复率较大     

空气介质中热处理杉木压缩木材的蠕变

该研究采用空气介质中热处理,对径向压缩的杉木试材进行不同温度、不同时间的热处理,然后测定试材在绝干状态或吸湿解吸过程中的蠕变行为.结论为:①热处理杉木压缩木材在常温绝干状态下瞬时柔量和蠕变柔量(8h内)较小,在常温吸湿解吸过程中瞬时柔量和蠕变柔量(8h内吸湿结束时或20h内解吸结束时)较大,吸湿木材的瞬时柔量和8h内吸湿结束时的蠕变柔量分别可达绝干木材瞬时柔量和8h内蠕变柔量的1.5倍、3～5倍.②吸湿解吸过程中,热处理杉木压缩木材的蠕变行为不同于典型的木材机械吸湿蠕变,蠕变柔量没有表现出较大程度的增加.③热处理对杉木压缩木材的蠕变行为有很大的影响.热处理温度越高(乇鹪?00,220℃),时间越长,相应的试材在绝干状态或吸湿解吸过程中的瞬时柔量越大,某一时刻的蠕变柔量越大.杉木压缩木材在热处理过程中,木材细胞壁主成分发生降解反应是各柔量增大的主要原因.④就热处理杉木压缩木材在绝干状态或吸湿解吸过程中的瞬时柔量、蠕变柔量与相应热处理条件下回复率(RS)的关系而言,柔量越大,RS越小.热处理温度的高低,如200,220或140℃,对柔量与RS之间的关系有影响.烫     

高温热处理对西南桦材色的影响

以失重率作为木材高温处理的强度损失因子,研究热处理对西南桦材色的影响,并对失重率与材色变化进行关联分析。结果表明:西南桦木材的明度、色差随处理温度的上升和处理时间的延长而下降、增加,红绿度和黄蓝度变化规律不明显;失重率随处理温度的上升和处理时间的延长而增加,以其为处理强度损失因子对明度变化和处理前后试材色差具有良好的指示性。     

高温热处理人工林杉木木材的材色和涂饰性能

人工林杉木试材在160-220℃下分别热处理3和5 h,测定并分析了热处理前后试材表面颜色、光泽度的变化,并采用醇酸清漆和聚氨酯漆分别对其进行涂饰,同时对涂饰后试材表面的颜色以及耐磨性进行了测定与分析.结果表明:热处理后木材颜色变深,明度和光泽度降低,色差增大,且随处理温度的升高以及时间的延长,变化幅度增大;红绿轴色品指数降低,黄蓝轴色品指数总体增大,但均为无规律性变化.与热处理前后试材颜色参数的变化相比,涂饰后不同条件热处理材的明度及总体色差减小;与素材漆膜比,热处理使漆膜的耐磨性随处理温度的升高、时间的延长而逐渐降低,尤其是在200℃以上较长时间处理会使漆膜耐磨性显著降低从而影响漆磨质量,影响的程度与涂料品种有关.     

杉木间伐材压缩密化与回复变定的研究

对杉木间伐材进行高温压缩密化处理,并分析和评价压缩密化后木材的回复变定过程.结果表明:处理材的厚度吸湿回复率为2.68%,具有良好的尺寸稳定性,说明压缩变定效果好.通过试验研究得出蒸煮工序加入软化添加剂CH,能使处理材的回复率大大降低,为低密劣质杉木间伐材压缩密化的性能改良提供依据.     

氮气介质环境中热处理樟子松木材主要性能的变化

以氮气为介质,采用160℃、180℃、200℃ 3种不同温度,2、4、6 h 3种不同时间分别对樟子松木材进行热处理改性,分析热处理前后樟子松材色、尺寸稳定性及力学性能的变化规律,并采用FTIR及XRD手段分析了其变化机理。结果表明,樟子松木材色差随热处理温度和时间增大而增大,而明度随热处理温度和时间增大逐渐降低,处理材红绿色品指数a^*值和黄蓝色品指数b^*值均大于未处理材。樟子松木材平衡含水率随热处理温度和时间的增大逐渐减小,ASE和吸湿滞后现象随温度的增大逐渐增大。樟子松木材的顺纹抗压强度、抗弯弹性模量及抗弯强度随热处理强度的增加呈现先增大后降低的趋势,但在200℃下对这3个力学性能指标影响均不显著。热处理温度对樟子松材色及尺寸稳定性影响均极显著,热处理时间对樟子松木材明度、黄蓝色品指数b^*、色差、平衡含水率和体积湿胀率影响均极显著。研究结果为高品质樟子松热处理木材的生产提供科学依据。     

柠檬酸预处理杉木压缩变形固定及性能

[目的]为提高速度材杉木利用价值,探究柠檬酸预处理和热压缩处理对杉木压缩变形的影响,从而改善其密度低、尺寸稳定性差和力学性能不佳等缺点.[方法]采用柠檬酸预处理和热压缩,通过调控柠檬酸质量分数和热压温度制备杉木压缩材,并测定压缩材的吸水回复率和吸湿回复率.采用应力松弛测试和傅里叶红外光谱探究柠檬酸预处理杉木压缩材的变形...     

热处理对表面密实材变形固定及性能影响

目的高温热处理是一种广泛使用的木材压缩变形固定方法,以往研究中大多对木材进行整体热处理,但整体热处理方式耗时长能耗大,且表面密实材仅仅是表面几毫米的密实层需要固定,因此有必要探究一种适合表面密实材的变形固定方法。方法本研究采用热压机对表面密实材进行表面热处理,并对不同条件处理后的试件进行回弹率、表面硬度、耐磨性、材色的测定和红外光谱分析,探讨热处理对表面密实材变形固定和性能的影响。结果热处理对固定木材表面的压缩变形效果显著,且吸湿、吸水和水煮回弹率均随着处理温度的升高或处理时间的延长而降低。当温度高于200 ℃,延长处理时间会造成木材表面硬度和耐磨性的降低。随着热处理温度的升高或处理时间的延长,表面密实材的明度差、红绿轴色品指数差和黄蓝轴色品指数差的绝对值增大,色差增大,材色变深。热处理后各吸收峰的吸光度均呈现降低的趋势,且随热处理温度的升高和处理时间的延长降低越明显,在高温作用下木材3大组成成分纤维素、半纤维素和木素由于热解反应导致其含量降低,另外影响木材尺寸稳定性的羟基和羰基的数量也相应减少。结论热处理可以对表面密实材进行有效地变形固定,但提高处理温度或延长处理时间会导致木材表面硬度和耐磨性的降低以及材色的变化。      

加速老化对高温热处理人工林杉木木材性能的影响

对在N2介质中160-220℃热处理4 h的人工林杉木木材与对照材分别人工加速老化250、500和1 000 h,研究老化前后木材的表面颜色、光泽度、弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的变化。结果表明,对照材老化后,色差(△E*)增大,其它性能降低,且随着老化时间的延长变化幅度增大;热处理材老化后除表面光泽度增大外,其余性能的变化与对照材类似,但变化趋势与幅度随热处理温度与老化时间而异。在相同的老化时间内,热处理温度升高,各性能的变化减小,影响最大的是力学性能,最小的是明度指数(L*)与△E*,光泽度居中;相同温度处理的试材,各性能随老化时间的变化不一,但随着热处理温度的升高,老化时间对试材性能变化的影响减小。总体而言,高温热处理材在老化过程中,其表面颜色、光泽度以及力学性能的变化低于对照材。     

热处理条件对杉木颜色变化的影响

以杉木Cunninghamia lanceolata板材为试件,在170,190和210℃分别处理2,3,和4 h,对杉木板材颜色的变化规律进行研究,比较了杉木心边材颜色差异,探讨了杉木热变色的原因。结果表明：杉木心材经热处理后明度L＊和黄蓝色品值b＊均变小,随着温度的升高和时间的延长,L＊和b＊下降幅度逐渐增大,色差ΔE增大;心材明度变化率α和ΔE随热处理条件变化规律与边材分别相似,且两者有很强的相关性,但边材b＊随温度升高是先增后减。温度对杉木颜色变化影响大于时间,在210℃时,时间的影响显著。在相同处理工艺下,热处理条件对边材影响大于心材;杉木心边材存在差异性可能与心边材中木质素含量和抽提物含量有关。表4参18     

关于提高称重法木材含水率测算精度的探讨

该文以兴安落叶松为研究对象,探讨了试件锯解时因摩擦热造成的水分损失,试件在烘箱中烘干时间过长而产生的热分解,试件带热称重时重量传感器的温度效应等因素对采用称重法检测木材含水率的测量精度的影响;试验获得了相应的修正公式,对多片试件平均含水率的传统计算法进行了修正.研究表明:锯解时木材水分损失对称重法测量精度的影响程度随含水率升高而增大;过长时间在烘箱中的热分解,带热称重时重量传感器的温度效应等对称重法测量精度除极精确的研究外,可以忽略.     

蒸汽热处理对杉木表面接触角的影响(英文)

探索热处理对杉木接触角的影响,分析接触角变化的因素。杉木经180°热处理后,接触角变化曲线更加集中和有序处理时间对接触角影响显著。与未处理材相比,处理4 h后,接触角由51°增至124°,亲水官能团羟基的吸光度由2.08降至1.63,羰基吸光度从0.92降到0.62。粗糙度对接触角的影响并不显著,热处理使杉木表面形貌发生改变,有镂空现象产生,杉木热处理后接触角增大,可以应用在户外、桑拿等场所。     

阔叶林地在不同更新方式下土壤理化性质的变化

对天然更新米槠林、人工促进更新米槠林、杉木幼林和杉木中龄林等林土壤的孔隙组成和养分状况作了研究分析。结果表明：与天然更新米槠林相比，人工促进更新米槠林、杉木幼林和杉木中龄林林地的土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、自然含水率和通气度均下降，容重增大，土壤结构性变差，通气性和渗透性减弱，土壤蓄水能力下降，土壤有机质、全量养分、速效养分和PH值均减少，土壤的保肥供肥能力变差，土壤肥力下降，这说明自然更新米槠林更少受到人为干扰。枯落物数量和质量均优于其他林分，有利于养分的贮存和转化，对土壤肥力的保持作用更明明显。表2参10     

人工林落叶松木材的表面改质--醇溶性低分子酚醛树脂处理

论述了人工林落叶松木材经醇溶性低分子量酚醛树脂注入处理，改善其尺寸稳定性，即通过各种不同质量分数的PF树脂处理对比试验后，PF树脂质量分数在20％～30％时，木材的抗胀(缩)率达到60％以上，并且随着树脂质量分数的增加，木材的开裂减少。     

高温热处理杉木间伐材的抗褐腐性能

以褐腐菌棉腐卧孔菌为试菌,对分别用热油和热空气为介质,经不同温度、不同时间热处理后的杉木间伐材试样的耐腐性进行了试验,并与质量分数为1.0%的CCA-C防腐剂处理材(吸药量为2.53 kg.m-3)和未处理材进行了比较.结果表明:在2种加热介质中经不同温度、不同时间处理后试材的耐腐性均比未处理材高,且随温度的升高、处理时间的延长,耐腐性有较明显的改善;试材在180、200℃分别经不同时间热处理后的耐腐性均低于CCA-C处理材,但在220℃热处理3、5 h后,各试材的质量损失率均为0;若处理温度和时间相同,则热油处理材的耐腐性基本上高于热空气处理材.     

热空气干燥法对ACQ-D在木材内固着的加速作用

为了弄清楚热空气干燥法对加速ACQ-D(胺溶季铵铜D型)在木材内固着的加速作用,该研究采用浓度为1%的ACQ-D溶液对杉木试材进行真空浸注处理,在室温下预固着48 h后,分别对试材进行了不同的后处理,其中包括气干不包膜、气干包膜、热空气干燥不包膜、热空气干燥包膜.热空气干燥的温度为50℃,处理时间分别为2、6、12和24 h;气干处理的时间分别为1、2、4和8 d.后处理结束后进行抗流失性试验,然后测定试材中残留的铜含量,在此基础上计算ACQ-D处理杉木中铜的流失率.研究结果表明:①气干处理和热空气干燥处理对ACQ-D防腐剂在木材中的固着都有一定的积极作用,而且随着处理时间的增加固着效果都有所提高;②热空气干燥处理在固着方面的作用要优于气干处理,所需时间短而且固着效果好,在本试验条件下处理6 h以上抗流失效果较好;③包膜与不包膜两种方法应用于气干处理和热空气干燥处理中的效果有所不同,气干包膜的抗流失效果比气干不包膜的要好,而热空气包膜却比热空气不包膜的要差很多,这可能是因为使用的塑料薄膜阻碍了热量传导,使木材内的温度偏低,不利于铜在木材中的固着.      

木材特种干燥技术的发展现状

该文系统介绍了除湿干燥、真空干燥、太阳能干燥、炉气干燥、微波干燥等木材特种干燥方法的发展现状 ,提出将来木材特种干燥技术的发展趋势是多元化的联合干燥 ,如高温双热源除湿干燥与太阳能组合干燥技术、木废料能源联合干燥、除湿干燥中利用热压蒸汽余热等