高温热处理木材吸湿特性

【目的】研究高温热处理对人工林樟子松、杉木、美洲黑杨木材平衡含水率和吸湿特性的影响,为科学评价热处理木材吸湿特性提供理论基础,为人工林木材高附加值利用和实际高温热处理木材生产提供参考。【方法】以水蒸气为保护介质,设定180、200和220 ℃3个温度进行高温热处理,采用双室温、湿度控制法,在25 ℃环境中以8种不同类型饱和盐溶液精确控制水蒸气相对湿度进行等温吸附试验,运用Hailwood-Horrobin模型拟合等温吸附曲线,分析高温热处理对木材水蒸气等温吸附曲线线形、平衡含水率、单层分子吸附水和多层分子吸附水的影响。【结果】 180、200和220 ℃处理后,试样吸湿平衡含水率均值相当于素材含水率均值的80%、70%和50%左右;3个树种素材试样和高温热处理材试样均表现为第2类等温吸附曲线形态特征,Hailwood-Horrobin模型能够较好拟合不同树种素材和高温热处理材等温吸附曲线,不同热处理条件试样等温吸附曲线的拟合度均高于0.980 0,处理温度越高,等温吸附曲线越接近直线;高温热处理后代表含有单位摩尔数吸附位的绝干木材质量参数( W )显著增加,不同相对湿度下高温热处理材的单层分子吸附水和多层分子吸附水含量也随之降低;180、200和 220 ℃处理后,木材试样单层分子吸附水含量相较于素材下降20%、30%和50%左右,高温热处理对多层分子吸附水含量影响规律与之相近;高温热处理后单层分子吸附水、多层分子吸附水和吸附水总量的最大值相较于素材明显下降,且处理温度越高,下降幅度越大。【结论】高温热处理可明显降低3个树种试样的吸湿平衡含水率,且处理温度越高,平衡含水率下降幅度越大;高温热处理会一定程度影响木材等温吸附曲线线形,Hailwood-Horrobin模型可用于描述高温热处理材等温吸附曲线,且拟合度较高;高温热处理可明显降低3个树种试样等温吸附过程单层分子吸附水和多层分子吸附水含量,且处理温度越高影响越明显,单层分子吸附水和多层分子吸附水最大含量均明显降低,进而影响吸附水总量最大值。     

微波处理对樟子松木材等温吸湿特性的影响

以樟子松木材为对象,使用动态水分吸附仪,借助GAB模型分析微波处理对樟子松试材的等温吸湿特性影响。结果表明,GAB模型能够很好地描述樟子松微波处理材的等温吸湿特性,微波处理没有改变木材等温吸湿曲线线型;微波处理后樟子松木材平衡含水率下降,单层分子饱和吸附量和有效比表面积降低,表明微波处理可以降低樟子松木材的吸湿性能。在低初含水率或高微波功率密度条件下,木材平衡含水率变化量较大,且早材的平衡含水率降幅大于晚材,说明微波处理对早材细胞壁的影响较大。     

热处理辐射松吸湿解吸等温线的测定与分析

为了筛选出适合新西兰辐射松的等温吸湿解吸模型,以新西兰辐射松板材为研究对象,经热处理温度为160,170,180,190,200和210℃,处理时间为2.0 h的热处理后,通过动态水分吸附仪研究热处理材的平衡含水率与热处理温度的关系,同时选用PEK模型及6种吸湿解吸等温线模型对平衡含水率数据进行非线性拟合并对其拟合效果进行评价,以确定最佳拟合模型及其参数。结果表明:在相同湿度条件下,热处理材平衡含水率最高为15.102%,低于对照材16.323%,相同处理温度的木材在相同湿度下,吸湿平衡含水率小于解吸平衡含水率;不同处理温度的木材吸湿解吸平衡含水率随热处理温度的升高而逐渐降低。PEK模型可以预测木材在吸湿和解吸过程中的含水率,其拟合度R~2在0.99以上。在6种吸湿解吸等温线模型中,GAB模型为最优拟合模型,可以预测不同环境湿度下木材的平衡含水率,其拟合度R~2在0.99以上。     

单叶省藤材水分吸附特性

【目的】研究单叶省藤材水分吸附的变化规律,阐明藤材内部水分吸附变化的深层机理,为解决藤材安全贮存与合理加工利用过程中由水分吸附和散失引起的质量问题提供理论依据。【方法】采用动态水蒸气吸附仪测定藤材的水分吸附行为,选择H-H模型、GAB模型、Halsey模型、Henderson模型、Oswin模型和Smith模型对平衡含水率(EMC)数据进行非线性拟合并评价其拟合效果,运用最佳拟合模型分析水分吸附过程中平衡含水率、单分子层吸附水和多分子层吸附水的变化规律。【结果】单叶省藤材水分吸附等温线呈"S"形,属于第Ⅱ类等温线,具有多分子层吸着特性;与木、竹材相似,单叶省藤材在整个吸湿过程中表现出明显的吸湿滞后现象,且其吸滞滞后率在相对湿度(RH) 80%时达0.8,早于木材(RH=95%); 6种模型中,H-H模型和GAB模型对数据的拟合度最高,R2均高于0.99; H-H模型中代表含有单位摩尔数吸附位的绝干藤材质量参数(W1)显著低于木、竹材,在吸湿阶段,当RH60%时,主要以单分子层吸附为主,单分子层吸附水含量为6.80%;通过GAB模型计算得出藤材吸湿阶段的水分可及内比表面积(S)和单分子层吸附水含量(W0)分别为293 m2·g-1和7.67%,均大于木、竹材,分析其原因可能是单叶省藤材的纤维细胞壁薄腔大,相邻薄壁细胞之间的空隙较大且结晶度较小;由H-H模型和GAB模型推测出的纤维饱和点(FSP)分别为20.28%和18.67%。【结论】H-H模型和GAB模型可用于描述单叶省藤材水分吸附等温线,拟合度较高;单叶省藤材的化学组分含量、解剖构造和结晶度是影响其单分子层吸附水含量的主要因素,单叶省藤材单分子层吸附水含量略高于竹材,水分可及内比表面积大于竹材。     

基于拉曼光谱分析的热处理松木吸湿机理研究

木材热处理可以显著降低木材的吸湿性,是提高其尺寸稳定性的有效改性方法。以南方松热处理材和对照材为试材进行动态水蒸气吸附试验,并借助拉曼光谱对两种试材的化学组分进行比较,探索热处理对木材吸湿性能的改性机理。结果表明:在本试验条件下,热处理不仅降低了木材的吸湿量,也改变了其吸湿特性,表现为热处理材平衡含水率变化率的降低和吸湿滞后性的增强。在实际应用中,这表明热处理材即使在环境湿度变化较大的情况下也能保持较好的尺寸稳定性。拉曼光谱分析表明,木素的结构变化是热处理材形成其吸湿特性的主要内在原因之一。热处理后木素在细胞壁中的相对含量有所上升,结构发生了重组,使木材细胞壁结构变得更加稳固而缺乏弹性,对木材的吸湿和平衡起到了阻滞作用。     

马尾松热处理木材的表面特性研究

以马尾松（Pinus massoniana）为研究对象,分别在 180, 200, 220 ℃条件下对其进行水蒸气 热处理 1, 3, 5 h。借助干燥器法测试不同温度热处理材的甲醛吸附量变化,利用程序升温化学吸附法、 比表面积测试以及表面接触角方法探索不同温度处理的热处理材表面特性的变化规律。结果表明：与未 热处理的素材相比,（1）热处理后的木材甲醛吸附性能得到改善,经 180 ℃、 1 h 处理后的木材甲醛吸附 性能最好,且随处理温度升高、时间延长,甲醛吸附性能降低,总体呈降低趋势;（2）热处理木材对甲 醛的吸附不仅是物理吸附,还存在化学吸附;（3）不同温度处理后,木材的比表面积均减小;（4）经热 处理后,极性的蒸馏水在木材表面的接触角较素材大且热处理的温度越高、表面接触角越大,而非极性 的二碘甲烷在其表面的接触角变化趋势相反。     

白橡热压干燥材等温吸湿特性研究

以白橡热压干燥材为研究对象,利用动态水分吸附仪研究了不同热压温度干燥处理后白橡木材和未处理对照材的等温吸湿特性,并采用H-H模型拟合;分析热压干燥对木材吸湿特性的降低机理。结果表明:白橡木材等温吸湿线皆为IUPAC Ⅱ型等温吸湿线。在任意相对湿度下,热压干燥材平衡含水率均明显低于对照材,且热压温度越高,平衡含水率降低越明显。H-H模型对白橡木材等温吸湿数据表现出良好的拟合效果。单分子层和多分子层含水率降低共同作用使得热压干燥材吸湿性降低,且相对湿度越高,多分子层水的减少对吸湿性的降低作用越大。与对照材相比,热压干燥材(140、150 ℃和160 ℃)的纤维饱和点推测值分别降低8.89%、11.76%和13.62%。白橡热压干燥材吸湿性降低机理主要为游离羟基等亲水基团含量减少和细胞壁刚度增加等。     

热处理毛竹材吸湿与解吸特性

热处理作为一种绿色环保的物理改性方法,已经在木、竹材企业得到广泛应用。竹材在180℃热处理时,其力学性能损失较小,尺寸稳定性能得到较好的改善。为揭示热处理对竹材吸湿解吸特性的影响,选择180℃对毛竹进行处理,并利用动态水分吸附分析仪(DVS)测试了热处理前后竹材在温度为25℃和相对湿度为5%-90%-5%条件下的等温吸附曲线。在上述试验的基础上,采用Guggenheim-Anderson-deBoer (GAB)和Hailwood-Horrobin(H-H) 2种模型对试验数据进行了拟合分析。结果表明:与原竹相比,热处理竹材的平衡含水率降低; GAB模型分析结果显示,热处理降低了竹材的单分子层水吸附能力,但没有改变表面水分子与吸附点位之间的相互作用; H-H模型分析结果显示,热处理后竹材单分子层和多分子层的吸附水含量降低,而单分子层/多分子层的吸附水比例增大;傅里叶红外分析结果显示,热处理竹材的化学成分降解,亲水性官能团的含量减少。热处理后竹材中化学成分的变化是竹材吸湿和解吸特性变化的主要因素。     

蒸汽热处理马尾松木材工艺初探

以浙江本地的马尾松为试材,采用自制的小型热处理木材实验装置进行高温热处理木材工艺实验.通过对热处理前后马尾松木材力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了热处理温度、热处理时间以及升温速度对其性能的影响.研究结果表明:热处理温度对热处理马尾松木材的抗弯强度有显著影响,经热处理后的马尾松木材与未处理材相比,其顺纹抗压强度下降了1.823%~11.084%,抗弯强度下降了0.259%~34.451%,体积干缩湿胀率也有所降低.经综合分析并考虑到热源损耗及尺寸稳定性,得出马尾松木材的热处理最佳工艺为:热处理温度190℃,热处理时间2h,升温速度15℃/h     

高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律

本文在160~220℃范围内,对人工林马尾松木材进行了高温炭化处理,并研究了处理温度和处理时间对木材平衡含水率的影响规律。结果表明:随着炭化温度的提高,木材的平衡含水率降低,当炭化温度为160℃、180℃、200℃、220℃时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.18%、6.84%、6.25%和4.88%,与对照材相比,其平衡含水率分别降低了16.81%、20.83%、27.60%和43.53%;随着炭化时间的延长,木材的平衡含水率逐渐降低,当炭化时间为1 h、2 h、3 h、4 h时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.01%、6.83%、6.48%和6.25%,与未处理材相比,其平衡含水率分别降低了18.82%、20.89%、24.92%和27.60%。     

气相硼法木材防腐处理的研究

对马尾松及花旗松木材试样进行了气相硼法木材防腐处理的研究。考察了马尾松木材试样的含水率、防腐处理温度、处理压力及进料温度等因素对防腐处理后试样中硼酸含量的影响。得到了气相硼法防腐处理的优选工艺条件：木材试样的含水率10％，防腐处理温度75℃，防腐处理真空度97．325kPa，进料温度32℃。防腐处理1h，马尾松试样中硼酸的含量为6．13％。对花旗松心材气相硼法防腐处理实验结果表明：对难渗透的木材渗透效果也很好。电子显微镜观察的结果表明：经气相防腐处理和液体浸泡防腐处理试样的细胞壁上均沉积了硼酸固体物质，但硼酸沉积量前者的远远大于后者的。对防腐处理前后试样的机械性能及尺寸变化测试结果表明，木材试样的冲击强度与抗弯弹性模量下降很小，而抗弯强度反而提高了4．6％；木材尺寸变化很小。     

蒙脱土/石蜡复合乳液改性高温热处理材的吸水吸湿性

使用南方松作为研究材料,使用有机蒙脱土/石蜡复合乳液对试材进行浸渍,结合高温热处理技术对改性材进行X射线衍射(XRD)研究。结果表明,将有机蒙脱土和石蜡等存在结晶结构的物质引入木材中会使木材的相对结晶度提高。将处理材和未处理材的平衡含水率和吸水性进行对比,结果表明有机蒙脱土/石蜡复合乳液浸渍处理可以有效地降低高温热处理材的平衡含水率、吸水率和体积膨胀率,先高温热处理后再使用有机蒙脱土/石蜡复合乳液进行的浸渍处理工艺效果最佳。     

高温热处理对木材吸湿性和尺寸稳定性的影响

在4个不同温度和时间水平下,对人工林杉木木材进行高温热处理,研究了处理温度和时间对木材吸湿性和尺寸稳定性的影响规律。结果表明:高温热处理可以显著降低木材平衡含水率、吸水率和体积膨胀率,提高尺寸稳定性;随着处理温度的增加和处理时间的延长,杉木平衡含水率、吸水率和体积膨胀率降低;与处理时间相比,处理温度对平衡含水率、吸水率和体积膨胀率的影响程度更大。在本研究范围,与对照材相比,通过高温热处理可以使杉木平衡含水率降低17.73%~66.74%,吸水率降低33.99%~64.00%,体积膨胀率减少36.7%~69.30%。     

热处理及脱木质素对南方松木材吸湿极限与细胞壁饱和状态的影响

时域核磁共振(TD-NMR)技术可用于考察木材吸湿极限(HL)和细胞壁饱和(CWS)两种纤维饱和状态下水分的弛豫特性及含水率的差异,对南方松(Pinus spp.)分别进行热处理和脱木质素处理,采用TD-NMR技术研究该差异的变化。将试样置于100%相对湿度环境中调至HL状态,该状态下对应的含水率即为HL状态下的纤维饱和点(FSP);随后对试样进行饱水处理以达到CWS状态,该状态下的FSP通过-3和25℃条件下TDNMR的反演峰面积计算获得。结果表明:饱水处理后,CWS状态下的木材细胞壁进一步润胀,细胞壁水分受束缚程度减弱;相比未处理材,热处理会使饱水处理而发生的润胀效果减弱,细胞壁水分受束缚程度增强,而脱木质素组效果相反。经过热处理后试样HL和CWS状态下的FSP均有所下降,而脱木质素处理后,两种状态下的FSP均有所上升。未处理组、热处理组和脱木质素组HL与CWS状态下的细胞壁结合水含水率差异分别为10.24%,1.91%,14.09%,即热处理能够减弱HL与CWS状态之间的含水率差异,而脱木质素处理能够提升HL与CWS状态之间的含水率差异,这主要是由于两种处理方法改变了细胞壁水分存在的物理环境(孔隙结构)和化学环境(化学成分)。     

不同含水率阶段木材高温热处理工艺与性能的研究北大核心

以樟子松为原料,采用正交试验法,研究了不同木材含水率(10%、20%、30%)、高温热处理温度(180、200、220℃)、处理时间(2、3、4 h)三个因素对樟子松处理前后弦向干缩性和湿胀性、吸水性、密度的影响,以及樟子松高温热处理时,被处理材含水率、处理温度与处理时间的优化组合。结果表明:较高初始含水率、较高热处理温度和较长高温处理时间可改善木材的干缩性和湿胀性,使木材尺寸稳定性更好;在较剧烈的热处理条件下,初始含水率的大小不会影响热处理材密度降低的趋势;热处理温度、时间和含水率对吸水性的影响不呈线性关系。     

地板常用树种热处理材的平衡含水率

选择实木地板生产常用的7种木材,分别经190、200、210℃热处理3h,再将试件置于不同温温度环境中,测定其平衡含水率,得出热处理材平衡含水率和环境温度、相对湿度的线性回归方程.结果表明:依据回归方程计算出的热处理试样平衡含水率,与实测值非常接近,有较高的可信度及实用价值.     

马尾松木材热处理研究

采用单因素试验方法对马尾松木材进行热处理研究,选用温度和时间两个因素,比较了热处理和未处理马尾松木材的物理力学性质、色差和甲醛吸收率等性能。研究认为:热处理材的颜色随着热处理温度的升高和热处理时间的增加而变黑,并且热处理温度对热处理材的影响比热处理时间的影响要大。低温热处理时生产的热处理材的湿胀率比高温热处理生产的热处理材的湿胀率高,尺寸稳定性差。热处理材的静曲强度MOR和弹性模量MOE随着热处理温度和热处理时间的增加而降低。顺纹抗压强度变化较小。热处理材对甲醛有明显的吸收作用,是用于室内装饰的良好环保型材料。     

高温水热处理对马尾松木材物理力学性能的影响

以40年生马尾松Pinus massoniana木材为研究对象,采用不同水热处理温度(140,160,180,200℃)和不同时间(1,3,5 h)的热处理工艺,研究处理前后马尾松木材试件的主要物理力学性能变化。结果表明,试件的平衡含水率和失重率随水热处理温度升高和时间的延长呈逐渐降低的趋势;140℃处理的试件的气干密度、全干密度和基本密度随处理时间的增加变化不明显,但160,180,200℃处理下,随着处理温度升高和处理时间的延长,比处理前的试件均有所降低;马尾松木材的抗弯强度和抗弯弹性模量均随水热处理温度升高和时间的延长呈逐渐降低的趋势。实验显示,高温水热处理改性马尾松木材物理力学性能的较佳工艺为:处理温度160℃,处理时间3 h。     

高温热处理木材工艺的初步研究

以我国杉木木材为试验材料,采用自制小型热处理木材试验装置进行了高温热处理木材工艺试验.结果表明,下述工艺切实可行:待处理木材的含水率应控制在15%以内;在温度升高与高温干燥阶段,迅速升温至100℃,再缓慢升温到130℃干燥到绝干,再迅速升温到热处理目标温度,目标温度一般应控制在180-220℃范围内;保温处理时间根据需要确定,一般为2～4h;在处理过程中应适当喷蒸.处理终了时,降温到80℃,调整含水率到4%～8%,出窑.热处理后的木材具有高尺寸稳定性,可广泛应用于室外建筑、室内装修.     

贵阳地区木材平衡含水率的测定

木材是一种有机复合材料,具有吸湿性质,其吸收或排除水分的能力决定于周围大气的温,湿度。木材长时间暴露在一定温度与一定相对湿度的空气中,其含水率会达到一种动态平衡,即蒸发水分和吸收水分的速度相等,这时木材的含水率称为平衡含水率。由于各地区的气候不同,因而各地区的木材平衡含水率亦有差异。木材由高湿度达到平衡,比由低湿度所达到的平衡,其含水率较高,此现象称为滞后现象。利用吸收滞后的现象将木材含水率干