马尾松N_2热处理材耐腐性能及化学性质的研究

采用均匀设计法探讨氮气(N2)热处理工艺对人工林马尾松木材耐腐性能及化学性质的影响。结果表明,随处理温度升高,保温时间增加,木材耐腐性能提高;N2热处理使其纤维素含量减少0.9%,半纤维素减少6.5%。红外光谱分析(FTIR)表明,N2热处理使木材内部O—H减少。马尾松N2热处理的较佳工艺条件:处理温度220℃,保温时间4 h,升温速率15℃.min-1,此时处理材腐朽后失重率16.4%,已达到Ⅱ级(耐腐)。     

气-固反应法酯化改性纤维素

通过气—固反应,利用顺丁烯二酸酐(MA)对纤维素进行了酯化改性。元素分析和红外光谱分析(FTIR)表明MA与纤维素发生了酯化反应。依据质量增加百分率(Wpg)和取代度(Ds)的测定结果确定了酯化反应条件:m(MA)∶m(纤维素)=1.2∶1.0,反应温度150℃,反应时间2.5h,催化剂用量10%,在此条件下酯化纤维素相对纤维素质量增加45%,Ds为0.8。热重分析(TGA)表明,酯化纤维素的热稳定性相对纤维素有所降低,但残留量明显提高,在高温条件下更为稳定。X射线衍射(XRD)表明,酯化反应使得纤维素的结晶度下降,但没有改变纤维素的构型。     

微晶纤维素改性制备Cu~(2+)吸附材料的研究

以微晶纤维素为原料,通过接枝胺化反应制备一种对水体中Cu~(2+)具有较强去除能力的吸附材料,并采用FTIR、SEM、XRD和TG/DTG对其进行表征,模拟吸附水体中的重金属Cu~(2+)。结果表明:接枝聚合反应在微晶纤维素、引发剂、单体的质量比为100∶3.89∶175,反应温度为70℃、反应时间为3 h的条件下进行最佳,接枝率可达到91.44%。胺化反应在温度为60℃、时间为1 h的条件下进行,其效率可达到78.14%。微晶纤维素接枝胺化改性保留了间隙结构、降低了结晶度、提高了热稳定性。改性前后的微晶纤维素对Cu~(2+)的吸附量分别为1.50和83.07 mg·g~(-1)。微晶纤维素的接枝胺化改性改善了其与水体的可及度,增强了对Cu~(2+)的络合能力,大大提高了微晶纤维素对水体中重金属Cu~(2+)的吸附能力。     

热处理对单叶省藤材化学成分及颜色的影响

为了研究高温热处理温度和保温时间对棕榈藤材化学成分和颜色的影响及二者之间的相关性,以单叶省藤(Calamus simplicifolius)为对象,研究了常压蒸汽高温热处理温度(160、180、200℃)与处理时间(2、4 h)对单叶省藤材的化学成分、质量损失率及颜色的影响,分析了热处理后材色与化学成分变化的相关性。结果表明:随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,单叶省藤材的质量损失率呈逐渐升高的趋势,在200℃、4 h时,藤材质量损失率达到最大,综纤维素和纤维素质量分数呈下降的趋势,木质素和苯醇提取物呈相对升高的趋势。热处理过程中藤材化学成分的质量分数变化对材色改变有很大影响,热处理后藤材的明度差、总体色差与综纤维素质量分数差、纤维素质量分数差和木质素质量分数差都有较好的线性相关性。     

赤松针多糖提取工艺及其清除自由基作用的研究

[目的]筛选赤松针多糖提取工艺条件,初步探讨赤松针多糖的活性,为赤松针多糖研究开发提供依据。[方法]研究了水提醇沉法从赤松针中提取多糖的工艺条件。[结果]赤松针多糖的最佳提取条件为:提取温度90℃、水提时间4 h、料水比为1∶25。通过自由基清除试验,对赤松针多糖活性进行了鉴定,清除50%的超氧阴离子自由基需要多糖0.300 mg/ml。[结论]赤松针多糖具有较强的自由基清除能力。     

原位聚合酯化改性欧洲赤松的尺寸稳定性

  目的  针对木材在环境温湿度变化时易发生干缩或湿涨，导致木材尺寸不稳定的问题，提出以柠檬酸?山梨醇混合溶液作为改性剂，通过真空加压浸渍和高温固化改性木材。探究柠檬酸与山梨醇在木材内部原位聚合酯化对木材尺寸稳定性的影响，进而优化改性工艺。  方法  以欧洲赤松为原料，改性剂质量分数、固化温度、固化时间为考察因素，改性材的吸水抗胀率和改性剂的水溶流失率为响应值，采用响应面设计法，建立工艺与改性材性能之间的数学模型，通过方差分析各因素的显著性和交互作用，同时求解拟合方程获得柠檬酸?山梨醇原位聚合酯化改性欧洲赤松的优化工艺水平。并对改性材的尺寸稳定性、微观形貌和化学组分变化进行分析。  结果  固化温度对试样的吸水抗胀率影响极显著（P < 0.01），溶液质量分数和固化温度的交互作用对试样的吸水抗胀率影响显著（P < 0.05）；固化温度对改性剂的水溶流失率影响极显著（P < 0.01）。根据回归模型，结合可操作性和成本，提出最佳工艺条件—溶液质量分数30%、固化时间16 h、固化温度160 ℃。此条件下，改性材的吸水抗胀率为58.47%。电镜结果表明聚酯润胀了细胞壁，填充了部分细胞腔。红外光谱显示有酯键生成。  结论  利用柠檬酸?山梨醇原位聚合酯化改性木材，可大幅提升木材的防水性能和尺寸稳定性。这种改性方法对改善木材天然缺陷，实现木材高效利用具有一定的指导意义。      

英国欧洲赤松木材尺寸稳定化的研究

采用琥珀酐(SA)和1,2-环氧丁烷(Ep)在二甲替甲酰胺溶剂中处理欧洲赤松木材(Pinus sylvestris)使其低酯化。并利用D-200线型微差式互感器(LVDT)自动而连续地测量了改性木材吸水膨胀率的变化,采用傅里叶变换红外光谱仪分析了木材与改性药剂的化学反应。结果表明,这些化学药剂能够有效地改善木材的尺寸稳定性。     

高温热处理对毛白杨木材化学成分含量的影响

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时间的延长,综纤维素和α-纤维素含量降低,而木质素含量表现出增加的趋势;处理温度比处理时间对毛白杨化学成分含量的影响更显著;综纤维素和α-纤维素含量发生显著变化的临界温度为200℃,处理时间为2h。另外,采用傅立叶红外变换光谱分析木材主要组分变化的原因,发现表征木材纤维素和半纤维素的官能团特征吸收峰强度减弱,而表征木质素的官能团特征吸收峰强度增强。采用多元回归分析方法,建立了毛白杨木材综纤维素、α-纤维素、木素含量损失率与处理温度、处理时间之间的数学回归模型,其决定系数均在0.9以上,在0.01水平上显著相关。可见,该模型可以预测出不同处理条件下热处理材化学成分含量的变化。     

膨润土的改性及其对废水中磷吸附效果的研究

[目的]研究改性膨润土对废水中磷吸附的影响。[方法]采用盐酸和煅烧两种方法对鹏润土分别进行酸改性和热改性,研究了不同浓度酸改性及不同温度热改性对膨润土磷吸附的影响,并探讨了热改性膨润土的最佳温度及pH值。[结果]在废水浓度20 mg/L、膨润土投加量2%（重量比）时,对磷的吸附效果随着酸用量的增加而增加,9%盐酸改性后磷去除率由18.14%提高到45.59%;热改性后磷去除率上升为41.17%,最佳热改性温度为500℃,在弱酸及弱碱性条件下有利于500℃热改性膨润土吸附除磷,pH=9时,10 mg/L磷溶液中磷的去除率可达92.77%,磷剩余浓度为0.47 mg/L,达到国家城镇污水处理厂一级A排放标准。[结论]酸改性和热改性均可显著提高膨润土的磷吸附效果。     

压力蒸汽热改性橡胶木的物理力学性能分析

为研究介质压力在木材高温热改性过程中的作用,采用压力蒸汽作为传热介质,于155℃/0.4 MPa,170℃/0.4 MPa,170℃/0.8 MPa处理条件对橡胶木进行热改性,测试热改性材的质量损失率、明度、抗弯强度、抗弯弹性模量等指标,探讨不同处理压力和温度改性橡胶木的物理力学性能变化。结果表明,在压强0.4 MPa条件下,155℃和170℃处理的试材,其各项性能可以达到或接近常压条件下更高温度热改性材的性能。介质压强由0.4 MPa增加至0.8 MPa,炭化橡胶木的质量损失率、颜色变化、抗弯强度损失均增大,说明压强越大,热改性程度越剧烈。介质压强对试材的热改性程度有显著影响,提高蒸汽压力可以在较低温度下加快橡胶木的炭化过程,实现木材的高效热改性处理。     

欧美杨107正常木与应拉木纤维形态和化学组成比较

【目的】对欧美杨107（以下简称107杨）应拉木与正常木的纤维形态及化学组成进行全面比较和分析,为杨树应拉木的合理高效利用提供依据。【方法】以直立生长和倾斜生长的107杨为研究材料,通过合理方法区分正常木和应拉木,再对应拉木的解剖构造进行电镜观察,着重比较了107杨正常木和应拉木在纤维形态及化学组成的差异。【结果】107杨应拉木具有典型的应拉木解剖构造,即细胞壁中存在明显的胶质层。正常木与应拉木纤维形态比较结果表明,应拉木的双壁厚、壁腔比、木射线比量和纤维比量均高于正常木,而正常木的纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、胞腔径、微纤丝角、导管比量均大于应拉木。引用单因素方差分析比较正常木与应拉木之间纤维形态的差异,结果表明,正常木与应拉木纤维宽度、胞腔径、双壁厚、壁腔比在P=0.001水平上差异显著,纤维长度和微纤丝角在P=0.01水平上差异显著,其余形态指标差异均不显著。正常木与应拉木化学组成比较结果表明,应拉木的综纤维素、纤维素、α-纤维素含量均高于正常木,而正常木的半纤维素、木质素、苯醇抽提物含量、10 g/L氢氧化钠抽提物含量均高于应拉木;单因素方差分析表明,正常木与应拉木纤维素、α-纤维素、半纤维素、木素、10 g/L氢氧化钠抽提物含量的差异在P=0.001水上显著,其余指标差异均不显著。【结论】107杨正常木与应拉木的主要纤维形态指标和化学组成存在明显差异,在木材加工利用时需要区别对待。     

热处理对纤维化竹单板表面性能和微力学性能的影响

以炭化炉处理的毛竹纤维化单板为原料,系统地研究了不同热处理温度对纤维化竹单板的表面性能和微力学性能影响。结果显示,随着热处理温度的升高,纤维化竹单板的质量损失率增加,表面颜色加深,p H值和缓冲容量降低。热处理后纤维化竹单板的半纤维素降解,导致其综纤维素和α-纤维素质量分数分别降低了20.15%、35.94%,冷、热水抽提物和木质素相对质量分数分别增加了20.15%、27.39%和43.56%。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果进一步证明了半纤维素发生降解,多糖质量分数降低,木质素相对质量分数增加。微力学性能测试结果显示,热处理后纤维细胞和薄壁细胞的细胞壁弹性模量变化不显著,薄壁细胞的硬度增加了48.84%,使材料的硬度显著增加。     

褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。      

大木竹化学成分的研究

对浙江南部产的大木竹Bambusa wenchouensis化学成分进行了分析,并与造纸性能良好的青皮竹Bambusa textilis和当地分布较广的水竹Bambusa textilis var.fasca,绿竹Dendrocalamopsis oldhami等3个参试竹种及木本和草本制浆原料作了比较.结果表明,3年生大木竹竹材综纤维素质量分数为721.9 g·kg-1,木素226.4 g·kg-1,氢氧化钠抽出物251.3 g·kg-1,苯-醇抽出物46.3 g·kg-1.从造纸原料要求的标准讲,该竹综纤维素质量分数较高,木素与溶液抽出物较低或中等,属较好的造纸竹种.从年龄上看,1年生大木竹的综纤维素和多戊糖质量分数比3年生竹要大,而木素和灰分相对较少.表2参12     

大木竹化学成分的研究

对浙江南部产的大木竹Bambusa wenchouensis 化学成分进行了分析, 并与造纸性能良好的青皮竹Bambusa textilis 和当地分布较广的水竹Bambusa textilis var .fasca , 绿竹Dendrocalamopsis oldhami 等3 个参试竹种及木本和草本制浆原料作了比较。结果表明, 3 年生大木竹竹材综纤维素质量分数为721.9 gkg-1 , 木素226.4 gkg-1 , 氢氧化钠抽出物251.3 gkg-1 , 苯-醇抽出物46.3 gkg-1 。从造纸原料要求的标准讲, 该竹综纤维素质量分数较高,木素与溶液抽出物较低或中等, 属较好的造纸竹种。从年龄上看, 1 年生大木竹的综纤维素和多戊糖质量分数比3 年生竹要大, 而木素和灰分相对较少。表2 参12     

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。     

桉树树皮化学成分分析

[目的]采用我国木材化学成分分析国家标准,对人工林桉树树皮的化学成分进行了测定和分析。[方法]测定桉树树皮的综纤维素、纤维素、木质素、灰分、抽提物含量,并与其他4种植物进行比较。[结果]人工林桉树树皮化学成分含量分别为,综纤维素79.35%,纤维素46.81%,木质素19.69%,1%NaOH抽提物19.83%,冷水抽提物5.30%,热水抽提物8.11%,苯醇抽提物2.63%,灰分2.82%。[结论]桉树树皮综纤维素、纤维素、灰分、抽提物含量较高,木质素含量较低。     

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     

杨木木粉在酸性氯化胆碱/丙三醇中的快速液化研究

将可再生的木质纤维生物质进行液化转化制备高分子化合物可减少化石资源的消耗。以氯化胆碱/丙三醇低共熔溶剂为液化试剂,硫酸为催化剂,研究不同的反应条件包括液化温度、液化时间、催化剂浓度、液固比等对杨木木粉液化率的影响,并借助傅里叶变换红外（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）和气相色谱-质谱（GC-MS）对水溶性、丙酮溶和丙酮不溶（液化残渣）3个组分液化产物进行分析。结果表明,反应条件为240℃、15 min、硫酸质量浓度8%、液固比10∶1时,木材液化率达到最大值78.13%。在液化剂氯化胆碱/丙三醇作用下,木质素和半纤维素可以快速发生液化,水溶性液化产物组分主要包括醛、酮、酸、酯以及芳香衍生物等,丙酮溶组分液化产物主要为木质素降解产物,液化残渣主要为不溶的纤维素。研究表明氯化胆碱/丙三醇是一种高效的木材液化试剂,且液化组分主要为木质素和半纤维素。