浸渍热处理对杨木微观结构及尺寸稳定性的影响

为扩大速生杨木板材应用范围，采用脲醛树脂浸渍改性杨木，并对浸渍材和素材进行热处理，对杨木素材、浸渍材、不同热处理温度的联合改性材及热处理材的微观结构及湿胀性、吸水性和干缩性等尺寸稳定性进行对比分析。结果表明：杨木经浸渍处理后，树脂填充于导管、木纤维、木射线、纹孔及细胞角隅，并进入细胞壁；浸渍材经热处理后，树脂分布发生变化，160℃浸渍热处理材附着于细胞壁上的树脂分布较均匀平整，随着热处理温度升高，树脂体积收缩形成规则球状细小颗粒，不再堵塞纹孔；浸渍材的干缩湿胀率均较素材提高，尺寸稳定性降低；浸渍材经热处理后产生了对杨木素材进行热处理的类似改性效果，其吸湿率显著降低，弦向湿胀率、吸水膨胀率和干缩率均降低，表明热处理能进一步改善浸渍材的尺寸稳定性，但160、180和200℃浸渍热处理材的尺寸稳定性差别不大。     

4种改性杨木的尺寸稳定性研究

通过酯化改性处理,解决杨木尺寸稳定性的问题。本文采用马来酸酐、月桂酸、硬脂酸和两步法等4种酯化改性方式对杨木边材进行处理。处理材的平衡含水率和与水的表面润湿性均显著降低,抗胀缩率除月桂酸处理材外其余均达到40%以上,4种改性材的吸水膨胀率相当,而马来酸酐处理材的增重率较其他3种方式低。总之,4种酯化方式均达到改性目的,两步法效果最佳。     

热处理木材吸湿性及尺寸稳定性研究

以毛白杨(Populus tomentosa)、云杉(Picea asperata)和樟子松(Pinus sylvestris)为试验材料,通过蒸汽法进行热处理后,与未处理材相比,毛白杨的吸湿率降低28.8%~41.9%;弦向吸湿膨胀率降低20.9%~51.7%。云杉吸湿率降低19.5%~31.4%;弦向吸湿膨胀率降低22.2%~50.8%。樟子松吸湿率降低27.7%~34.4%;弦向吸湿膨胀率降低22.8%~50.0%。结果表明,热处理能够极大地降低木材的吸湿性,同时提高木材的尺寸稳定性,解决了室外用木材的吸水性强及尺寸不稳定性。     

高温热处理对兴安落叶松自由湿胀特性的影响

以兴安落叶松为研究对象,在实验室条件下进行木材高温热改性处理,分析加热温度、处理时间对木材吸湿膨胀特性的影响,为人工落叶松热改性木材的高价值化利用提供理论依据。采用高温热处理工艺(常压过热蒸汽作为加热介质,热处理温度分别为180℃、200℃,热处理时间分别为2 h、4 h、6 h)对落叶松进行热改性处理。随后,将各类热改性的试件和室干对比试件置于特定温度(60℃)和相对湿度(30%、50%、70%、88%、98%)环境中进行水分平衡处理,待其达到吸湿质量稳定后,测量各类试件的质量及尺寸变化量。研究结果显示:与对比试件相比,经高温热处理的落叶松试件的平衡含水率和弦、径向吸湿膨胀率均呈现降低趋势,在高湿度阶段各变化量的降低趋势更加显著。当试件在温度为60℃、相对湿度为98%的环境中达到吸湿水分平衡状态后,经200℃高温6 h处理后的试件的平衡含水率仅为对比试件的67%;经200℃高温6 h处理后的试件的弦、径向吸湿膨胀率则分别下降了40%、38%。高温热处理过程能够显著减小落叶松试件的弦、径向吸湿膨胀率的差异。从位置1～位置5(边材至心材),热处理材较对照组其弦、径向吸湿膨胀率均明显减小。     

后期热处理对压缩木尺寸稳定性的影响

以华山松和西南桤木为研究试材,以热空气和导热油为加热介质,在温度为170℃和210℃时分别对2种压缩木进行2 h的热处理,以厚度膨胀率为主要指标评价其尺寸稳定性。结果表明：后期热处理可以降低压缩木吸湿率和吸水率,改善压缩木的尺寸稳定性,油浴处理的效果优于热空气处理,210℃处理效果优于170℃;在所有工艺条件中,以210℃油浴处理效果最佳,可使吸湿厚度膨胀率下降50%左右,使24 h吸水厚度膨胀率减小85%左右;热处理对树种具有一定的选择性,对西南桤木的效果略优于华山松。     

热处理-注蜡联合处理对大果紫檀材性的影响

以红木大果紫檀(Pterocarpus macrocarpus Kurz.)为试材,对其进行热处理、热处理-注蜡联合处理,研究不同处理方式对大果紫檀颜色变化、力学性能、平衡含水率及尺寸稳定性的影响。结果表明:长时间注蜡处理加深了木材颜色,所有处理方式中热处理-注蜡联合处理材颜色变化最大,热处理-注蜡联合处理材抗弯强度降低最小,注蜡有助于提高木材的抗弯强度;热处理-注蜡与150℃、3 h热处理后木材的平衡含水率大体相当,与未处理材平衡含水率相比降低了约13%;4种处理条件都能提高木材的尺寸稳定性。与未处理材相比,低湿度(35%)条件下180℃、3 h处理后试件弦向膨胀率降低幅度最大,约为37.8%,130、6 h热处理-注蜡后试件的膨胀率降低幅度约为30.0%;高湿度(90%)条件下180℃、3 h热处理后试件降低了约21.7%,130、6 h热处理-注蜡处理材降低了约31.1%。经过热处理后再进行注蜡,蜡液更容易进入木材并和木材组分相互作用,相对直接注蜡效果更好。热处理-注蜡联合处理能够有效提高大果紫檀木材的尺寸稳定性,对力学性能影响较小,是一种有效的木材改性技术。     

氯化锌浸渍处理对樟子松热处理材尺寸稳定性和处理能耗的影响

【目的】本研究旨在探究弱酸性氯化锌溶液浸渍对热处理材的尺寸稳定性以及处理能耗的影响。【方法】采用质量分数5%的氯化锌溶液浸渍樟子松试样,并进行不同温度的热处理,通过试样吸湿后的尺寸和质量变化分析,评价浸渍–热处理樟子松试样的尺寸稳定性和吸湿性,并结合红外光谱分析、X射线衍射分析以及能耗计算,阐明浸渍–热处理对试样尺寸稳定性的影响机制和能量消耗情况。【结果】氯化锌浸渍–热处理组的性能提升效果比热处理组更明显;随着热处理温度的升高,木材的吸湿性降低,尺寸稳定性提高,热处理组和浸渍–热处理组的体积湿胀率分别从3.5%、3.4%下降到2.6%、2.1%;两种处理方式下的处理材红外吸收光谱图中均没有产生新的官能团特征峰,但羟基数量均随着温度升高而明显降低;处理材的相对结晶度呈上升趋势,热处理组和浸渍–热处理组分别由36.05%、38.77%提升到48.51%、53.04%;浸渍–热处理组试材在160℃达到的处理效果比仅进行180℃热处理达到的处理效果更好,同时因为前者的处理温度更低,所以能够减少处理过程中的能耗,在所研究的温度范围内最高可减少10%的能耗。【结论】相比樟子松热处理改性,氯化锌浸渍...     

热处理版画材物理力学性能研究

为改善版画材尺寸稳定性和加工性能,以榆木为试验材料,采用12组热处理工艺对榆木进行了高温热处理试验,通过进行热处理前后榆木物理力学性能和尺寸稳定性与常用版画材的比较,探讨了榆木经热处理后能否达到常用版画材的范围。结果表明,随着对榆木进行热处理其温度的升高和时间的延长,试材的硬度、耐磨性、润湿性和湿涨率均呈逐渐下降趋势,在220℃2h时各项指标均达到常用版画材范围。其中热处理温度和时间对硬度、耐磨性、水和颜料对其接触角、弦向湿涨率、体积湿涨率和吸湿率均有显著影响,热处理温度对径向湿涨率有显著影响。热处理材能够明显改善榆木作为版画材的尺寸稳定性,减小了在刻板和印制过程中尺寸的变化,提高不同底版套印时的精度,有利于实现艺术家在细节上对版画的精度要求。     

热处理浸渍杨木性能研究

【目的】探究不同固化温度对浸渍杨木力学性能、物理性能和甲醛释放量的影响,为浸渍木的加工与应用提供实践指导和理论依据。【方法】以毛白杨锯材径切板为试材,以不进行任何处理锯材为素材,以常压过热蒸汽为介质,选择120,140,160,180℃的固化温度对脲醛树脂浸渍杨木(浸渍材)进行树脂固化处理。【结果】经过高温固化处理的浸渍杨木力学性能相对于素材有所升高,相对于未经高温固化浸渍材有所降低。与素材相比,浸渍材和120,140,160,180℃固化浸渍材的抗弯强度(MOR)分别升高了49.60%,45.21%,43.40%,37.70,24.95%;弹性模量(MOE)分别升高了107.39%,106.83%,92.40%,85.20%,57.35%;硬度值分别升高了65.71%,59.41%,56.06%,50.98%,44.46%;冲击韧性分别降低了7.03%,10.77%,14.73%,16.40%,21.54%。素材、浸渍材以及120,140,160,180℃固化材的阻湿率分别为0,20.0%,26.0%,29.4%,30.0%,33.3%。随着固化温度的升高,固化浸渍材阻湿率升高,尺寸稳定性提高。未经高温固化浸渍材的甲醛释放量为1.66mg/L,120,140,160,180℃固化浸渍材的甲醛释放量分别为1.09,0.91,0.25,0.16mg/L,经过高温固化处理后浸渍材的甲醛释放量明显降低。【结论】热处理对浸渍木物量力学性能及甲醛释放量有明显影响,建议生产中选用160℃作为脲醛树脂浸渍杨木的固化温度。     

糠醇树脂浸渍强化人工林速生杨树木材的性能

为探讨糠醇树脂浸渍强化速生杨树木材性能的效果,分别以马来酸酐和柠檬酸为催化剂,配制不同质量分数的糠醇树脂改性液,采用真空—加压法对速生杨树木材进行浸渍处理,对浸渍材和素材的力学性能、尺寸稳定性、耐久性进行了对比研究。结果表明:浸渍处理后杨木的静曲强度、弹性模量和硬度有所增强,干缩率、湿胀率和吸水率显著降低,浸渍材的防霉防蓝变性、耐腐性和抗虫蛀性能均显著优于素材。当以2%的马来酸酐为催化剂、糠醇树脂质量分数为50%时,杨木的各项性能改善效果最佳。     

硅溶胶浸注-热处理改性橡胶木物理性能初探

采用硅溶胶作为浸注改性液,分析橡胶木经过浸注及浸注一热处理改性后物理性能的变化。结果表明：浸注改性使橡胶木增重率提高约20％,气干密度提高15％,平衡含水率降低6％,径向及弦向气干湿胀率均降低20％左右;而橡胶木浸注一热处理材与热处理材相比,质量损失率降低15％,气干密度提升约15％,平衡含水率降低8％,径向及弦向气干湿胀率则分别降低约5％和20％。     

高温热处理红松和橡胶木的尺寸稳定性及涂饰性能

利用氮气作为保护气,对红松及橡胶木在氧气质量分数小于2%的环境中进行高温热处理。通过FTIR、XRD及尺寸测量等方法对热处理后红松及橡胶木各项性质进行表征,研究了不同处理温度下红松和橡胶木的尺寸稳定性变化及油性漆、水性漆和木蜡油涂饰后的性能变化,分析了不同处理条件下红松及橡胶木涂饰后耐干热、耐湿热、附着力、耐磨性、铅笔硬度的变化趋势。分析结果表明:热处理温度对木材干缩性和湿胀性有显著的影响。在120~220℃的范围内,红松及橡胶木的全干干缩率和气干干缩率均随着处理温度的提高而降低。随着热处理温度的升高,木材径向和弦向干缩率明显降低。此外,木材经过高温热处理后,其表面接触角增加,润湿性降低。涂饰后的红松及橡胶木漆膜性能结果分别符合国家标准GB/T 4893.2—2005、GB/T 4893.3—2005、GB/T4893.4—2013和GB/T 4893.8—2013的一级或二级要求。     

硼预处理对橡胶木热改性材颜色和力学性能的影响

研究硼琢处理对橡胶木热改性材颜色和力学性能的影响。结果显示,1％浓度硼砂溶液预处理,对热改性材的颜色没有影响,当硼砂浓度增加到4％或8％时,木材材色有偏红的趋势。在185℃的热改性条件下,经硼预处理的热改性材的抗弯强度高于对照,在200℃条件下热改性后则无此规律。分析认为,硼预处理对热改性过程有一定影响,但并不是影响热改性材颜色和力学性能的主要因素。     

稀土改性杨木材质初探

采用将稀土注入杨木试材中的方法,改善杨木材性,初步得出试材的稀土载药量、注入后试材的干燥程度是影响试材尺寸稳定性的重要因素,同时发现稀土的注入对提高杨木试材的硬度和耐腐性亦有良好效果。     

速生杨木材的动态润湿性能

润湿性是木质材料科学的一个重要界面特性,它可以表征胶黏剂与木质材料接触时,在木质材料表面上黏附、渗透及铺展的难易程度和效果。根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用衰减系数K来评价材料的润湿性能。并运用该模型研究了杨木表面脲醛树脂和酚醛树脂2种胶黏剂的动态润湿性能,用脲醛树脂胶研究同一年轮内早材和晚材的润湿性;与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好;与晚材相比,早材的润湿性能较好。     

落叶松、杨木热处理材及压缩材热动态力学特性分析

对落叶松、杨木未压缩材和压缩材进行高温热处理,利用DMA-242型热分析仪对处理后的压缩材和未压缩材进行热动态力学分析,并与其各自素材进行对比。通过分析模量、损耗角正切等热动态力学参数的变化规律,及热处理时间对压缩材和未压缩材中半纤维素、木质素等木材组成物质的影响,探讨其变化趋势和在变形固定中的内在作用机理。结果表明,在玻璃态区域损耗模量和损耗角正切随热处理时间延长而呈递减的趋势(尺寸稳定性和压缩变形固定效果增强),压缩材中热处理24h者玻璃化转变起始温度大幅降低,即木质素大量低分子化木材蠕变恢复丧失而形成压缩材变形固定。     

负压轻炭化木材物理力学性能

对比了奥克榄Aucoumea klaineana,椴木Tilia europaea,单瓣豆Monopetalanthus sp.等3种木材在同一炭化条件下物理力学性能的变化,探究负压轻炭化处理木材的可行性与实际效果。将3种木材分别置于真空炭化箱内以160℃,0 MPa的条件处理3.0 h,然后将木材按照国标规定的木材物理力学试材锯解及试样截取方法加工,之后分别测量木材的密度、色差、冲击韧性、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度、干缩率和湿胀率。结果表明:在该炭化工艺下单瓣豆的体积干缩系数降低了16.00%,尺寸稳定性有较大改善;抗弯强度增加了18.00%,径面、弦面和端面硬度分别增加了19.00%,33.00%和50.00%,冲击韧性损失24.00%。负压轻炭化能够在一定程度上改善木材的尺寸稳定性,并且使其物理力学性能不受太大损失。     

复合硅改性热处理杨木的制备及性能

  目的  针对木材树脂改性剂释放甲醛不环保,无机改性材吸湿性高等问题,将廉价易得的硅石粉溶液化,再有机杂化,制得高渗透、环保、防火的水溶性木材复合硅改性剂,通过真空加压浸渍处理和热处理联合改性,可以有效提高木材的物理力学和阻燃等性能。  方法  分别制备硅油复合硅改性剂（SC₂）和偶联剂杂化硅改性剂（HS₂）,对人工林杨木进行浸渍处理,再将浸渍材进行高温热处理,测试分析复合硅改性材及其热处理材的物理力学性能和阻燃性能。  结果  热处理使未处理材和改性材的质量与绝干密度均下降,硅油复合硅改性材（W-SC₂）热处理后的质量损失率与绝干密度损失率最大。与W-SC₂相比,硅油复合硅改性热处理材（TW-SC₂）的吸湿率增大;偶联剂杂化硅改性热处理材（TW-HS₂）的吸湿率较偶联剂杂化硅改性材（W-HS₂）明显降低,抗吸湿性改善明显。与杨木未处理材（W）相比,各组改性材的力学性能均显著提高,且明显优于TW-SC₂。W-HS₂的点燃时间比W延迟8 s,火灾指数由0.043 m2s/kW增大至0.140 m2s/kW,TW-HS₂的点燃时间比W延后9 s,火灾指数比W-HS₂提高了64.3%。与W相比,TW-HS₂的总热释放量减小29.4%,热释放速率峰值下降,且第二热释放速率峰值出现时间延后;W-HS₂和TW-HS₂的总生烟量比W大;HS₂浸渍改性联合热处理,可以提升木材阻燃性能。改性材的热降解速率较未处理材降低明显,热稳定性提高,说明HS₂改性剂具有明显的促进成炭作用。  结论  以硅石资源为主要原料,有机杂化制得环保、高效的木材复合硅改性剂HS₂,通过真空加压浸渍?热处理联合改性工艺,可有效改善人工林杨木的物理力学和阻燃等性能,实现其绿色改性,应用前景广阔。      

脲醛树脂与纳米二氧化硅复合改善木材性能的研究

为提高三倍体毛白杨木材的多项性能,该研究以脲醛(UF)树脂和纳米SiO2为主要改性剂,并使用偶联剂和阻燃剂,制成5种木材处理剂,利用减压—加压的方法浸渍处理杨木,并通过加热使处理剂在木材中固化,制成UF-SiO2Wood复合材料．以尺寸稳定性、阻燃性、抗吸水性和硬度作为主要指标对复合材料的性能进行评价,考察了处理剂对杨木性能的影响．结果表明,此5种处理剂均能提高木材的抗吸水性、阻燃性,并显著提高了木材的硬度,纳米SiO2的添加对木材硬度的提高有显著作用;除UF-CSiO2共缩聚物外,其他4种处理剂均不同程度地提高了木材的尺寸稳定性．UF与纳米SiO2复合处理杨木可以提高杨木的综合性能．      

热处理木材的材性预测与质量控制研究现状与发展

木材热处理技术作为一种绿色、环境友好的木材物理改性方法，不仅能够提高木材尺寸稳定性和生物耐久性，同时能有效改善木材材色，因此被广泛应用于人工林速生材的功能性改良。讨论了基于热处理技术研究的部分代表性成果，总结了当前木材热处理的主要工艺，并对未来研究提出了展望。目前木材热处理的研究主要集中于:①高温热处理对木材尺寸稳定性、材色和结晶性等性能的影响机理；②高温环境对木材主要化学组分的含量及抽提物挥发和裂解过程的影响；③木质素中酚羟基和表面自由基数量变化和反应活性研究；④热处理对木材渗透性、漆膜附着力和耐久性等的影响。在此基础上，进一步分析了热处理前后木材特征性能(质量或表面色度指数)变化与热处理强度的相关关系。其中质量损失率、处理材色差及氧碳元素比等木材本身特征参数是预测处理材材性的重要参数。未来木材热处理研究应集中于细胞水平的微观力学性能变化与宏观力学性能的影响，降低木材热处理工艺能耗水平的催化剂开发。结合热处理木材主元素含量或比例、表面材色等特性快速高精度预测其生物耐久性、环境学特性和力学特性等。另一方面，根据使用环境和要求，利用预测模型确定热处理的主要工艺参数，为后续研究提供借鉴和参考。参48