浸渍温度对［Bmim］Cl改性杨木单板微纤丝角和结晶性能的影响

【目的】研究浸渍温度对[Bmim]Cl改性杨木单板微纤丝角和结晶性能的影响,为后续基于[Bmim]Cl的木质制品制备机理研究和工艺优化奠定基础。【方法】用[Bmim]Cl对人工林杨木单板进行不同温度(90,110,130和150℃)浸渍处理,然后对浸渍试样进行热压-凝固浴-模压定型处理得到改性试样,以未经[Bmim]Cl浸渍的杨木单板为对照,用X射线衍射仪对各处理单板的微纤丝角和结晶性能进行检测。【结果】与对照相比,[Bmim]Cl不同温度浸渍处理会使杨木单板的微纤丝角均有所提高,其中90℃浸渍处理对应的微纤丝角(27.09°)最大,130℃浸渍处理对应的微纤丝角(19.90°)最小;110℃处理组杨木单板的相对结晶度(53.54%)最小,130℃处理组最大(67.61%);110℃处理组木材结晶区宽度最小,为1.59nm,130℃处理组木材结晶区宽度增加到最大值,约为2.37nm。【结论】[Bmim]Cl不同浸渍温度对木材微纤丝角、相对结晶度和结晶区宽度均有影响,但[Bmim]Cl浸渍处理并未改变其纤维素晶型。     

蒙脱土/木材复合材料的结晶性能

为了考察蒙脱土/木材复合材料的结晶性能,利用X射线衍射仪检测了以处理木材试样和蒙脱土为原材料、借助酚醛树脂制备的蒙脱土/木材复合材料,并将未处理试材、处理试材及复合材料进行比较后发现,试材经氢氧化钠、微波、氢氧化钠-微波、氢氧化钠-超声波处理后,相对结晶度降低;超声波处理后,相对结晶度增大。除氢氧化钠处理试材外,其他处理试材与蒙脱土形成的复合材料的结晶度均进一步降低。未处理材、处理材及复合材料结晶区晶层间距变化不明显。研究还发现,蒙脱土在复合材料中主要以插层型结构存在。      

功能型改性剂对轻木性能的影响

以人工林轻木为研究对象,采用酚醛树脂和壳聚糖2种不同功能类型的改性剂对试件进行改性处理,并用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪对改性前后木材的相关性能进行表征,分析改性前后木材性能的变化。结果表明,PF树脂改性后,轻木的抗胀率和阻湿率达到30％左右,端面硬度、径面硬度和顺纹抗压强度分别提高29.7％,25.0％,50.0％;单位质量的壳聚糖对轻木力学性能的贡献是PF树脂的4～8倍。红外光谱图表明,改性剂与木材内部基团发生交联反应。X射线衍射仪测试表明,木材改性剂使木材结晶区域宽度均增加约0.2 nm,其中PF处理后轻木的相对结晶度提高4.0％,而壳聚糖处理后的轻木相对结晶度提高约12.2％。     

不同处理方法对白酒丢糟降解组分与结构的影响

为了探究不同处理对白酒丢糟降解组分、结构的影响,采用化学组(H2SO4、NaOH和H2O2)、物理组(微波和超声波)和生物组(绿色木霉、黄孢原毛平革菌和米曲霉)处理白酒丢糟。结果表明,化学处理使半纤维素含量减少,其中30%H_2SO_4处理将全部半纤维素去除,而纤维素含量持续增加;微波处理使木质素含量降低,纤维素含量先上升后下降;黄孢原毛平革菌处理使木质素含量从27.71%降至15.27%,而绿色木霉和米曲霉处理持续增加。化学和微波处理丢糟的最高比表面积在32.13～36.85 m~2/g之间变化。随着溶剂浓度增加,化学处理后丢糟纤维结晶度持续增加,在25%H_2SO_4、25%NaOH和10%H_2O_2处理时趋于平稳;超声波处理使丢糟纤维结晶度从27.52%降至23.45%,而微波处理则升至37.03%;绿色木霉和米曲霉处理使丢糟纤维结晶度先增加后降低,黄孢原毛平革菌处理表现为持续增加。综上所述,化学预处理对白酒丢糟的降解在化学组分和比表面积方面表现较好,但持续增加的纤维结晶度可能对丢糟利用不利,单独使用超声波处理效果不佳,更适宜于作为一种辅助手段处理白酒丢糟。     

褐腐初期南方松木材微观形貌与化学成分分析

  目的  探究褐腐初期,腐朽菌定植对木材颜色、微观形貌以及化学成分的影响,为进一步探究木材褐腐初期降解机理提供理论基础。  方法  对南方松边材进行不同时长的密黏褶菌腐朽处理,利用场发射扫描电子显微镜对腐朽材的微观结构进行表征,探究褐腐菌进入木材内部的通道。同时,利用色差仪、傅里叶红外光谱、X射线能谱表征木材在不同腐朽阶段的质量损失、颜色变化、化学成分、官能团变化和结晶度变化等。  结果  腐朽过程中木材明度降低,总色差增加,整体上有偏红褐色的趋势。菌丝通过射线薄壁细胞、纹孔和管胞等细胞结构进入木材内部,并于褐腐20 d内基本完成初期定植。褐腐初期质量损失主要是由半纤维素降解导致,而纤维素降解缓慢。此时,纤维素结晶区的晶格间距降低（3.962 ?）,相对结晶度增至最大（47.02%）,阻碍了对褐腐菌的降解,因而此后木材质量损失增速减缓。  结论  在南方松木材的褐腐初期,菌丝通过纹孔、射线薄壁细胞和管胞等结构进入木材,细胞壁中的半纤维素优先严重降解,结晶纤维素的晶格间距减小且相对结晶度增加,这一理论研究有助于进一步探究木材的初期褐腐降解机理,同时为木材防腐保护提供理论基础。      

碱处理对木材松弛性能的影响

为了探究氢氧化钠处理对木材粘弹性的影响,对硬白梧桐和樟子松2种木材进行不同浓度与不同处理时间单因素分析,利用XRD和万能力学试验机分别研究2种木材的结晶度和松弛性能。结果表明,碱处理会增加试样的结晶度,硬白梧桐并未出现结晶度最大值,樟子松在20g/L时达到峰值75.2%。随着处理时间的延长,樟子松的结晶度会在30min内迅速增大8%,而后缓慢增加。松弛测试发现,低浓度碱处理均会使木材更容易发生松弛,这主要是由半纤维素的溶出导致的。     

木纤维尺寸对聚乳酸结晶特性的影响

采用混合热压的方法制备不同形态木纤维/PLA复合材料,并通过DSC和POM分析不同形态木纤维与PLA复合对PLA等温和非等温结晶特性的影响。结果表明:木纤维的加入影响了PLA等温结晶的结晶度、结晶速率和熔融温度等特性。中等尺寸木纤维(直径为0.012~0.050mm,长度为0.3~4.0 mm)能够最有效地增加PLA的结晶度和结晶速率;较大尺寸的木纤维(直径为0.07~0.50 mm,长度为2~10 mm)会阻碍结晶的生长从而降低PLA的结晶度和结晶速率。木纤维复合材料中PLA的熔融温度会随着加入木纤维的尺寸增加而增加;在非等温结晶过程中木纤维会使PLA的结晶度、结晶温度和熔融温度升高,但是尺寸较大的纤维(直径为0.07~0.50 mm,长度为2~10 mm)同样对结晶的生长有很强的阻碍作用,从而降低了PLA的结晶度、结晶温度。POM结果表明,木材纤维会促进PLA的异相成核,并且使PLA在木材纤维表面形成横向结晶层,并且进一步证明了大尺寸的纤维会阻碍结晶生长。     

热处理对毛白杨木材力学性能的影响机理

采用常压过热蒸汽对毛白杨木材进行热处理,处理温度为120、140、160、180、200℃,处理时间为3h,压力为0.1 MPa,分析了热处理对毛白杨木材的质量损失率、力学性能及结晶度的影响,采用X射线衍射仪测试毛白杨木材002晶面衍射峰的位置和结晶度。结果表明:热处理没有改变结晶区的位置,但热处理对毛白杨木材结晶度的影响较明显,当热处理温度从120℃升高至200℃时,其结晶度分别提高了5.4%、7.19%、5.5%、11.29%和5.57%,呈现出先增大再减小的趋势,180℃处理后的木材结晶度达到最大。研究了热处理后木材的质量损失率和002晶面衍射峰的结晶度与各力学强度间的相关关系,结果表明:在热处理过程中影响木材力学强度的主要因素是质量损失率,次要因素是结晶度。     

不同处理方法对白酒丢糟降解组分、结构的影响

为探究不同处理对白酒丢糟降解组分、结构的影响,采用化学组(H2SO4、NaOH和H2O2)、物理组(微波和超声波)和生物组(绿色木霉、黄孢原毛平革菌和米曲霉)处理白酒丢糟。结果表明,化学处理使得半纤维素含量减少,其中30%H2SO4处理将全部半纤维素去除,而纤维素含量持续增加；微波处理使得木质素含量降低,纤维素含量先上升后下降；黄孢原毛平革菌处理使得木质素含量从丢糟原料27.71%降至15.27%,而绿色木霉和米曲霉处理持续增加。化学和微波处理丢糟的最高比表面积在32.13—36.85m2/g变化。随着溶剂浓度增加,化学处理后丢糟纤维结晶度持续增加,在25%H2SO4、25%NaOH和10%H2O2处理时趋于平稳；超声波处理使得丢糟纤维结晶度从原料27.52%降至23.45%,而微波处理则升至37.03%；绿色木霉和米曲霉处理使得丢糟纤维结晶度先增加后降低,黄孢原毛平革菌处理表现为持续增加。综上述,化学预处理对白酒丢糟的降解在化学组分和比表面积方面表现较好,但持续增加的纤维结晶度可能对丢糟利用不利,单独使用超声波处理效果不佳,更适宜于作为一种辅助手段处理白酒丢糟。     

真空热处理日本落叶松木材化学性质的变化

为了揭示真空热处理对日本落叶松Larix kaempferi木材的作用机制,以日本落叶松木材为研究对象,分别在160,180,200,220和240℃的条件下对木材进行真空-常压热处理4 h。采用X射线衍射法研究了热处理对木材结晶性能的影响;利用傅里叶红外光谱、固体核磁共振和电子自旋共振分析了木材在热处理过程中化学基团和表面自由基的变化。结果表明:经真空度为0.05~0.09 MPa联合常压热处理后,木材纤维素结晶度的变化趋势为先增大,后减小,再增大。未处理材结晶度为36.21%,热处理温度为160,180,200,220和240℃时,木材的结晶度分别为43.56%,46.26%,32.09%,32.66%和37.97%。随着热处理温度的升高,木材中羰基官能团减少,热处理过程中木材半纤维素发生降解脱除乙酰基,酚型木素结构单元增多,醚化木质素结构单元减少。热处理前后木材表面自由基类型未发生改变,随着热处理温度的升高,木材表面自由基的数量增加。真空热处理对半纤维素与木质素产生了不同程度的影响,对纤维素的影响相对较小,通过对不同热处理条件下日本落叶松木材化学性质的分析,进一步阐释了真空热处理对木材的作用机制。图3表2参23     

木材结晶度与树木年轮的生长特征、化学组成的相关性

采用X射线衍射法测定湿地松的木材结晶度,对木材结晶度与树木年轮的生长特征(年轮宽度、早材宽度、晚材宽度、晚材率和年轮距髓心距离等)、木材化学组成(α-纤维素和木质素)之间的相关性进行了研究。结果表明:1)木材结晶度与树木年轮的年轮宽度、早材宽度、晚材宽度、α-纤维素和木质素存在显著的相关关系;2)通过比较木材结晶度分别与树木年轮生长特征因子、化学组成因子建立的回归模型可知,回归模型同时选用树木年轮的生长特征、化学组成因子时的拟合性最好,模型校正决定系数最高,并在统计意义上显著。因此,可以利用树木年轮的生长特征、木材化学组成来评估木材结晶度,并可将木材结晶度作为一项综合评价树木生长特征和木材性质的重要指标。     

翠柏木材解剖性质和结晶度的径向变异及化学性质

对云南省昌宁产翠柏木材各生长轮间的解剖参数、结晶度的径向变异趋势和它们的相关性及化学性质做了全面的测定和分析。结果表明:管胞形态、胞壁率和结晶度总体径向变化趋势随生长轮龄的增加而增加,20～25 a后趋于稳定;微纤丝角的径向变异趋势随着生长轮龄的增加而降低,20～25 a后趋于稳定;组织比量无明显变异规律。相关分析表明,结晶度与管胞长度、宽度和壁厚、胞壁率呈极显著正相关,相关系数分别为0.984、0.978、0.951和0.950;与微纤丝角间呈极显著负相关,相关系数为0.934;与组织比量无显著相关;据此建立了木材结晶度与各解剖参数的预测模型,相关系数均在0.9以上。化学性质分析表明翠柏木材纤维素的质量分数是42.63%,综纤维素的质量分数是68.31%,木质素的质量分数是20.72%;乙醚、苯醇、1%NaOH、热水、冷水的质量分数分别是3.41%、10.26%、21.55%、5.83%和3.52%;灰分的质量分数为0.42%;pH值为5.89。     

填缝型微波膨化木基金属复合材料制备及其性能表征

  目的  以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料（WMC）,为微波处理人工林实木增值利用提供参考。  方法  采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。  结果  锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。  结论  本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。      

磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料及其物理性能变化

目的为了改善木材表面物理性能,探索制备纳米氧化锌/木材复合材料的方法。方法以31年树龄的樟子松木单板作为研究对象,采用磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料,对木材进行功能性改良,利用X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、接触角测量仪和扫描电镜(SEM)对样品结构、弹性模量、硬度、表面润湿性和微观形貌等进行表征。结果纳米氧化锌/木材复合材料XRD谱图显示:在2θ等于17.0°、22.5°、35.0°附近仍具有木材纤维素3个结晶面(101、002和040)的特征峰;在2θ等于31.8°、36.3°附近出现了ZnO(100)、ZnO(101)的特征衍射峰。在基底温度为200℃溅射条件下,木材纤维素结晶度下降23.1%。纳米压痕载荷-压入深度曲线形状变化较大,弹性模量增大了6.6倍,硬度增大了23%;纳米氧化锌/木材复合材料表面水接触角为140.2°;表面的纳米氧化锌粒径较小,分散性较好,在木材单板表面分布平整均匀。结论磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料对木材结晶区没有形成影响,依然存在木材纤维素特征衍射峰,纤维素的结晶结构没有遭到破坏,但衍射峰强度有所降低;在木材单板表面生长氧化锌薄膜增大了木材表面的弹性模量和硬度,使木材表面润湿性能从亲水性变为疏水性,接近氧化锌材料的超疏水性能;木材表面生长的氧化锌薄膜均匀,排列致密,表面平整,无裂痕。可见,利用磁控溅射法在木材单板表面生长氧化锌薄膜,能够制备理想的纳米氧化锌/木材复合材料。      

普通油茶和小果油茶木材构造与物理性质的研究

油茶树除常规油茶果产出外，综合利用油茶木材，可有效减少资源浪费，同时弥补木材资源的不足。以小果油茶和普通油茶木材为对象，对其物理性质和构造特征等进行研究。结果表明，木材气干密度普通油茶为0.81 g·cm^-3，小果油茶为0.85 g·cm^-3；木纤维长度、宽度、双壁厚指标普通油茶为1 801、25、10.8 μm，小果油茶为1 530、25、10.2 μm；导管长度、宽度、双壁厚指标普通油茶为715、61、16 μm，小果油茶为759、63.8、15.8 μm；木材的导管、木纤维、木射线构造的组织比量普通油茶为15%、69%、14%，小果油茶为11%、72%、15%；普通油茶木材微纤丝角为13.4°，小果油茶为12.6°；木材结晶度普通油茶为63%，小果油茶为64%。综合结果表明，小果油茶和普通油茶木材构造和物理性质具有一定的相似性，两者具有亲缘关系，但在解剖结构上又具有一定的差异性，可区分2种木材；2种木材的气干密度均达到《木材主要物理力学性质分级表》规定Ⅳ级，具有较好的理论密度，木材有较高纤维结晶度和较小的微纤丝角，其主干部分可用于实木加工利用；木材纤维形态特征和组织比量均达到木材纤维制品标准要求，其枝丫材和加工剩余物可用于造纸或纤维板生产，以充分利用资源。     

中国水青树木材的超微结构与化学元素的研究

水青树(Tetracentron sinense Oliv.)是我国阔叶材中木质部不具导管而具管胞的一种独特、稀有树种。本研究采用扫描电子显微镜和X-射线衍射仪观察了木材的超微结构,测定了相对结晶度,利用化学分析光电子能谱仪分析了木材表面的基本化学元素。为进一步了解无导管阔叶木材的解剖形态和导管分子演化发育历史提供科学资料,为这种木材的加工利用提供理论依据。