含水率对樟子松细胞壁弹性模量和硬度的影响规律

为探明水分对木材细胞壁力学性能的影响，选取樟子松为对象，利用热水、1%氢氧化钠以及苯-乙醇溶液在80 ℃、6 h、固液比1:20的工艺条件下对试样进行抽提处理，抽提后的木材样品加工成金字塔形，然后对试样进行吸湿处理并且调控试样含水率，借助纳米压痕测试研究含水率对木材细胞壁力学性能的影响，并建立机理模型做进一步分析。结果表明，随着含水率的增加，木材的纵向弹性模量与硬度，均出现了一定程度的下降。分析发现，水分子进入细胞壁后与游离羟基形成氢键，随着含水率增加，会被部分原有的氢键破坏，并与之前进入的水分子形成氢键，在内部形成水分子簇，增大了细胞壁分子链之间的距离，使空隙增多，进而降低木材的弹性模量，且水分会使木材细胞壁主成分逐渐软化，硬度降低。