木材硅化改性研究进展

通过木材改性实现人工林低密度软质木材的提质增效，高效利用人工林资源，对我国木材工业的可持续发展和生态建设具有重要意义。木材硅化改性可以有效提高木材性能，但改性材性较脆、工艺复杂、成本较高等问题限制了其实际应用。文中分别从木材硅化改性剂种类、改性方法、改性机理和改性材性能等方面综述了木材硅化改性的研究成果，讨论了目前木材硅化改性存在的主要问题。建议基于有机-无机杂化研制多效一体化木材硅化改性剂，改进工艺，提升性能，降低成本，从而推动硅化木的开发和利用；开展木材仿生硅化改性研究，促进组分界面结构性连接，全面提升木材性能。     

外负载TiO2功能化改性木材研究现状

TiO₂作为一种新型无机纳米改性剂,对于改善木材尺寸稳定性差、易燃、易朽、不耐虫蛀、易变色、耐老化性差等缺点,赋予其新的功能性具有良好的效果。文中主要对比了TiO₂负载木材的方法,即表面涂覆、水热法、溶胶—凝胶法和超声波辅助溶胶—凝胶法的机理和优缺点;分析了TiO₂改性对木材内部构造及微观结构的影响,归纳了TiO₂改性对木材吸湿性和力学性能的影响;概述了TiO₂在防水、阻燃、防腐、耐候、防变色、光催化和亲疏水双面功能型木材及磁吸附木材中的应用研究现状;归纳总结了TiO₂在改性木材科学研究中存在的问题,并提出合理建议,以期为实际生产和科学研究提供参考。     

木材等离子体改性研究进展

综述了木材等离子体改性研究进展, 包括等离子体表面改性技术、木材亲水性和疏水性、木材表面形貌和表面化学组成、木材胶接性、木材阻燃性、竹材等离子体改性。     

化学交联贻贝仿生超疏水木材的构建与性能表征北大核心

聚多巴胺(PDA)修饰的木材表面具有较强粘附特性和表面化学反应活性,通过引入氨基改性纳米二氧化硅(SiO;)粒子构建木材粗糙表面,采用乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,提高纳米SiO2粒子在木材表面的稳固性,采用十八烷基三甲氧基氯硅烷为低功能化改性剂制备表面稳固的超疏水木材。研究表明:当纳米SiO;粒子浓度为2%时,接触角最大为156.6°,滚动角为4.7°,超疏水木材表面经过超声波震荡、模拟下雨冲刷、加热、酸碱腐蚀及有机溶剂浸泡等处理后,仍具有较强的超疏水稳固特性。     

利用化学改性剂提高木材尺寸稳定,耐腐和阻燃性能

用木材化学改性剂（ＬＭ）改性木材（杨木、马尾松等），当木材化学改性剂增重（ＷＰＧ）达２０％─３０％时，可获得很高的抗缩系数（ＡＳＥ值）或尺寸稳定性。改性后木材具有良好的防腐、防白蚁、防霉、防蓝变的性能，并且还可获得很高的阻燃性能。用木材化学改性剂（ＬＭ）改性后的木材无毒（ＬＤ５０＞１００００ｍｇ／ｋｇ），无味，对人，畜无害。     

丙烯酸酯/石蜡共混乳液处理材疏水性研究

针对石蜡和丙烯酸(酯)在木材防水改良应用方面的优势和不足,提出了利用丙烯酸酯乳液共混改性石蜡乳液。探究丙烯酸酯乳液对复合乳液成膜性及其对复合乳液处理材疏水性能的影响。考察了复合乳液粒径、离心稳定性、成膜性以及处理材吸水率、表面润湿性和尺寸稳定性等。研究结果表明:1)复合乳液可被用于木材浸渍改性处理,复合乳液平均粒径约180.0 nm。2)相比于石蜡乳液处理,复合乳液中丙烯酸酯乳液可协助石蜡在处理材内部形成有效疏水膜层,提高木材疏水性和尺寸稳定性。     

ZnO改性木材研究及其应用北大核心

木材在自然环境中受温湿度变化、腐朽菌、白蚁及紫外线等影响,易出现木材漆膜开裂、脱落和褪色、木材腐朽和虫蛀等现象,严重影响木制品的使用寿命。将纳米ZnO引入木材改性领域,对改善木制品和木结构建筑的使用性能具有重要意义。介绍了纳米ZnO在木材表面的制备工艺和研究现状,分析了目前研究的不足和未来的发展方向,总结了纳米ZnO对木材抑菌性、耐紫外性、疏水性、抗白蚁、尺寸稳定性和其他方面性能的影响。最后提出了纳米ZnO在木材改性领域的发展趋势。     

不同硅烷偶联剂对木材润湿性的影响

木材含有大量亲水基团,为多孔性材料,极易受到水分的影响,再加上木材本身属于有机高分子材料,易受微生物侵染。为减少水分给木材带来的不利影响,提高木材利用率,需对木材进行特殊处理,从而阻止大量水分进入木材。将纳米SiO2和纳米TiO2复合,并利用不同硅烷偶联剂对复合后的纳米颗粒进行改性处理,通过分析表面形貌、化学结构、表面润湿性等,考察处理后木材的疏水性。结果表明：经硅烷偶联剂KH550处理后的木材,疏水效果最好。处理材横切面的接触角高达146.1°,其他两个切面也均达到疏水效果。     

水溶性乙烯基单体改性木材尺寸稳定性提高机制

【目的】分析水溶性乙烯基单体改性前后木材极性基团数量和细胞壁结构变化,揭示水溶性甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)原位共聚改性木材尺寸稳定性提高机制,为该改性技术优化发展提供理论基础。【方法】采用动态水蒸气吸附和接触角表征水溶性乙烯基单体改性前后木材极性基团数量和表面极性变化,利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射、压汞法和氮气吸附系统研究改性剂在木材中的分布、细胞壁润胀、细胞壁两相结构以及孔隙变化情况。【结果】在相对湿度0%～95%环境下,HEMA和NMA改性材的平衡含水率明显低于未改性材;当相对湿度达95%及以上时,改性材的平衡含水率超过未改性材。利用H-H模型拟合分析浸水处理后改性材与未改性材的吸湿曲线发现,改性材原有极性基团数量有所下降但并不显著。接触角测试表明,改性材的表面极性大于未改性材,残留单体去除后改性材的表面极性弱于未改性材,残留单体可抑制木材疏水性能的改善。SEM观察结果显示,改性后细胞壁显著增厚,且细胞间隙减少。拉曼光谱分析得出,改性剂均匀分布于细胞壁中,结合SEM结果可知改性剂能够顺利进入细胞壁并润胀细胞壁。X射线衍射分析表明,改性材未出现新的晶体结构,且改性材的结晶度相对于未改性材变化较小。压汞法和氮气吸附测试表明,改性材的孔隙率相对于未改性材出现较显著下降,改性剂可成功填充细胞壁孔隙。【结论】HEMA和NMA改性木材可有效提高其尺寸稳定性,改性剂对细胞壁的充分润胀、加固及对细胞壁孔隙的填充作用是木材尺寸稳定性提高的主要原因。     

木材压缩改性技术研究进展

为改善速生材自身固有的缺陷,提升其利用价值,需对速生材进行强化改性处理。木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法,具有生产效率高、无化学污染和易于产业化生产等优点,是扩展速生材应用范围最具潜在商业价值的木材改性技术之一,已成为木材改性研究领域的前沿和热点。笔者在广泛阅读文献的基础上,对木材压缩强化改性方面的代表性成果进行了梳理和总结,主要从木材压缩改性类别、木材软化、压缩木定型、木材压缩工艺、压缩木材性能及应用等方面进行了深入广泛的论述。最后,基于木材压缩改性的应用现状,对压缩改性技术研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了分析展望。木材压缩改性技术有必要在高效型木材压缩改性技术开发、复合型木材压缩改性技术开发和森林?压缩木价值链评估方面取得突破,这些突破对推动木材压缩改性技术向商业化发展以及实现压缩木的高附加值利用具有重大意义。     

木材耐久性超疏水表面构建研究进展

木材作为一种天然可再生材料,富含亲水性基团且孔隙结构发达,因而具有很强的吸湿/水能力,易发生变形、开裂、腐朽等问题。基于“荷叶效应”原理,仿生构建木材超疏水表面是有效隔离木材与水分接触,赋予木材防水、防污、自清洁等优良特性的木材功能性改良新途径。然而超疏水木材在实际应用中不可避免地要受到刮擦磨损、阳光辐射、化学腐蚀等外界因素的影响,容易造成表面微/纳米粗糙结构的破坏或低表面能物质的降解,从而导致超疏水性能的降低或丧失,限制了超疏水木材的实际应用,因此设法提高木材表面超疏水涂层的机械稳定性和耐久性是亟待解决的关键问题。笔者首先分析了木材超疏水表面耐久性差的主要原因,介绍了木材超疏水表面耐久性能的测试方法,重点综述了木材耐久性超疏水表面的构建策略及其最新研究进展,最后对超疏水木材研究中存在的一些问题及发展趋势进行了总结和展望。     

细胞壁空隙对木材性能及加工利用的影响

细胞壁空隙是木材水分横向传输的重要通道,是影响木材干燥速率、木材改性效果的重要因素。针对细胞壁空隙的研究不仅是对木材本身构造和性能的进一步了解,更是对木材物理和化学加工基础的深入诠释。文中概述木材细胞壁空隙的组成、分类、具体尺寸等,归纳其对木材物理力学性能及加工利用的影响,总结目前木材细胞壁空隙构造研究尚存在的问题并提出建议,以为实际生产和科学研究提供参考。     

木质材料激光表面处理研究进展

激光以其能量密度高、运行轨迹自如、方向性好等优点,被广泛用于木质材料切削加工以及表面处理等领域。其中,木质材料激光表面处理,即利用激光热/光电子效应促进材料发生物理、化学变化,以实现改性的目的。笔者对木质材料激光表面处理原理、激光类型与用途以及激光表面处理技术特点与应用领域等内容的研究现状进行了综述与分析。现有研究表明:材料对于不同波长激光的吸收系数差异明显,基于此特性可实现木质材料表层激光选择性消融,以满足不同应用场合的加工需求;其次,激光功率、激光扫描路径密度以及进给速度等激光工艺参数,决定了表面处理过程中能量密度及分布,进而影响木质材料表面改性强度与深度,通过对激光参数的优化可实现木质材料表面部分性能(如表面颜色、润湿性、功能性结构等)的精准改性。最后,还探讨了木质材料激光表面处理领域研究现状与趋势,阐明了研究的科学意义和未来研究方向,以期为创新木质材料表面处理技术、实现其提质增效提供理论指导,也为拓宽激光技术在木质材料加工领域的应用范围提供思路。     

介质对木材热处理的影响

文中总结了不同介质热处理的技术特点,介质对热处理材性能的影响,以及预处理和复合介质热处理的研究进展,认为采用油、预处理或复合介质等热处理可以进一步提高热处理材的尺寸稳定性,减小木材强度降幅,还能显著增强防腐性能等其他单纯蒸汽热处理无法实现的功能,建议今后进一步拓展热处理介质的范围,深化预处理和复合介质热处理研究,赋予热处理材更多、更好的性能,研发出更具有竞争力的热处理技术。     

速生杨木改性研究进展

杨树是我国重要的速生林树种之一。为了充分利用杨树资源,提高速生杨木的品质,缓解我国目前木材的供需矛盾,迫切需要对杨木进行改性处理。论述速生杨木改性的研究进展,目前对速生杨木改性主要是从其材质松软、密度小、硬度低、易腐朽、尺寸稳定性差等天然缺陷出发,采取浸渍处理和非浸渍处理两大主要方式。浸渍改性包括采取有机物浸渍改性、无机物浸渍改性或二者联合浸渍改性。非浸渍改性包括与其它物质或材料复合改性,压密改性,热压改性,高温热处理改性、熏烟热处理改性、汽蒸改性,水热改性以及多种方法联合改性处理。研究表明,这些改性处理方式对杨木材性提高有显著作用,为杨木高附加值生产提供了重要依据。     

Shape stability of modified engineering wood product subjected to moisture variation

Abstract

A modified softwood product would enable the utilization of softwood in new areas. Densification is an old modification method to improve wood properties such as hardness and resistance to abrasion. A major problem with densified wood is, however, its ability to retain its original dimensions under the influence of moisture. Therefore, this study investigated the influence of surface to bottom layer thickness ratio on the shape stability of a modified and three-layered cross-laminated engineering wood product (EWP) subjected to moisture variations. The study describes a simple solid wood densification technique based on compressing a clear solid piece of softwood with vertical annual rings in the radial direction by restraining the tangential expansion. Three-layered cross-laminated EWP was manufactured with the densified wood as a surface layer. The recovery of the densified wood in the surface layer was then reduced to movements in the same level as the other two layers of unmodified wood. The EWP was subjected to climatic variations in order to investigate its shape stability. The results disclosed that an appreciable degree of shape stability was obtained by an increase in the surface to bottom layer thickness ratio of the EWP.     

改性处理在提高木材耐腐性方面的研究概况

随着人类环境意识的提高,某些对环境和人体健康有较大影响的木材防腐剂(如铬化砷酸铜CCA)的使用受到限制或禁止。除了开发新的环保型木材防腐剂外,木材改性处理作为木材保护的另一手段,它在提高木材耐腐性方面的研究日益受到关注。本文主要介绍了木材改性处理的方法及防腐机理,并综述了国内外关于木材化学改性处理(以及热处理)后木材的耐腐性(以及抗虫蚁性)方面的研究现状,指出了我国在利用改性方法提高木材耐腐性方面研究所存在的问题,展望了今后研究和发展的方向。     

乐器共鸣板用木材声学振动性能改良研究现状及趋势

木材是制作乐器共鸣板的重要材料, 木材的声学性能在很大程度上决定了乐器的声学品质。文中在分析乐器板用木材声学振动性能改良的着手点与切入点的基础上, 总结木材声学振动性能改良方面的研究进展, 认为以下几个方面将成为未来研究的热点:1)从弹性模量、比弹性模量、声辐射品质常数和声阻抗等指标出发进行木材声学性能功能性改良研究; 2)开展乐器共鸣板用木材的替代树种用材的功能性改良研究, 扩大可用于制作乐器共鸣板的资源范围; 3)从改善木材声学振动效率和振动音色角度进行木材功能性改良的研究; 4)开展新型的乐器共鸣板用材研究。     

近红外光谱技术在木材材性分析及木质复合材料生产中的应用

近红外光谱技术具有快速、无损、样品易于准备、适合实际生产在线检测等优点,在木材科学研究领域的应用越来越广泛。文中阐述近红外光谱技术在木材纤维素、木质素和抽提物等化学属性预测,生长特性及物理力学特征等物理属性预测,以及在木质复合材料生产中应用的研究进展,分析了其在木材材性分析及木质复合材料生产中的研究趋势。