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%。     

碱性亚硫酸盐法脱木素工艺参数对巴沙木性能影响的研究

脱木素处理是开发功能性木质复合材料常用的工艺方法,木质素的去除改变了处理材的物理力学性能,进而对制备的复合材料产生影响。研究考查了碱性亚硫酸盐法脱除巴沙木木质素过程中,溶液浓度和处理时间对巴沙木质量损失、接触角、色差以及比表面积的影响。通过建立工艺参数与处理材物理力学性能之间关系,为功能性木质复合材料的预处理工艺提供理论依据。结果表明:相比未处理材,脱木素处理材质量损失率随溶液浓度和处理时间的增加而增加;颜色偏向明亮黄绿色,颜色变化与工艺参数没有显著关系;处理材亲水性显著提高,与工艺参数无关;处理材的宏观比表面积与未处理材相比略有降低。     

微波处理对樟子松木材化学组分含量影响

微波处理对木材化学组分含量影响的研究有助于了解木材微波处理机理。以樟子松为原料,使用隧道式微波设备处理木材,在试验条件下,木材中心最高温度可达183℃;微波功率密度和初含水率及二者的交互作用,对樟子松木材中三大素成分含量变化具有显著影响。处理后木质素相对含量增加,纤维素和半纤维素含量降幅小于5%;冷水抽提物、苯醇抽提物和1%NaOH抽提物含量降低;处理材pH值升高,但仍处于酸性范围;灰分含量保持不变。     

硅溶胶/聚乙二醇/硼盐/丙烯酸酯复配药剂改性木材的性能研究

五桠果（Dillenia sp.）木材易霉变开裂,采用聚乙二醇和硼盐复配处理可提高其尺寸稳定性和抗菌性,但药剂遇水易流失。本研究以聚乙二醇为尺寸稳定化药剂,硼盐为抗菌剂,辅以硅溶胶和丙烯酸酯对五桠果木材进行改性处理。以复配药剂聚合物溶胀率和质量损失率为指标,研究复配药剂最佳配比,采用红外光谱和扫描电镜对其反应产物进行表征。在此基础上,将复配药剂浸入木材内部加热固化,分析处理材的微观形貌、尺寸稳定性和防霉性能。结果表明：硅溶胶、聚乙二醇、硼盐和丙烯酸酯质量比分别为30%、20%、2%和8%时,形成的凝胶溶胀率和质量损失率最低。扫描电镜观察复配药剂干燥产物发现,在硼盐和丙烯酸酯作用下,硅溶胶可将聚乙二醇固定其中。复配药剂改性五桠果木材在吸湿-干燥和吸水-干燥循环试验中的抗胀率最高达到46%,处理材泡水后药剂流失率较聚乙二醇处理材降低约42.5%;处理材在一个月的室内综合防霉测试中未出现霉变。     

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。     

热处理对进口辐射松木材化学性质的影响

热处理引发的木材组分含量及其分子结构的改变,是导致木材材性变化的本质原因,探索不同热处理温度下辐射松木心、边材的化学组分变化。结果表明,热处理后辐射松木材的抽提物含量降低,pH值升高,缓冲容量增加;心边材木质素结构差异较小,随处理温度升高,木质素单元主要连接结构(β-O-4'芳基醚键)断裂程度增加。     

茯苓褐腐过程中木材化学成分的变化

用褐腐真菌茯苓按常规栽培方法对木材进行降解,对比研究了正常材和不同腐朽程度木材化学组成之间的差异,用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对样品进行表征.结果发现,腐朽初期,综纤维素和戊聚糖的含量及纤维素结晶度随腐朽时间的延长逐渐降低,木质素和1%NaOH抽出物的相对含量却逐渐升高.当腐朽进行到15周时,综纤维素含量、戊聚糖含量和纤维素结晶度分别由正常材的72.80%、14.95%和40.3%下降到18.57%、8.58%和16.1%,木质素含量和1%NaOH抽出物含量分别从27.30%和12.89%增加到43.88%和70.07%.之后,随着腐朽时间的延长,木材的组成几乎保持不变.FTIR结果证实了相同的变化趋势.     

思茅松3种密实化改性材物理性质比较

密实化是提升低密度人工林材品质、拓展其用途的重要途径之一。以思茅松为研究对象,在考察水抽提处理对其可浸渍性影响的基础上,分析比较了糠醇化、机械压缩以及两者联合等3种密实化改性方式对其剖面密度、吸湿性、24 h吸水性和吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:1)水抽提处理有助于提高思茅松材的可浸渍性,质量增加率可以提高11.35%,而且剖面密度分布存在显著差异;2)浸渍可均匀提高木材厚度上的密度,机械压缩促使思茅松材形成了内高外低的密度分布,联合改性材剖面密度的分布特征类似于压缩密实化材,但内外层间的过渡更为平缓;3)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水性和吸湿性,机械压缩对木材吸湿性的影响不明显,但其吸水率稍高,因糠醇树脂的原因,联合改性材的吸湿吸水性均显著下降;4)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水厚度膨胀率,对压缩密实化材具有较好的定型作用,联合改性材的24 h吸水厚度膨胀率为3.3%,接近于对照材的4.1%,而压缩材为24.7%,糠醇浸渍材只有0.4%。同时,水溶液的酸碱性对木材的吸水行为也有影响。综上,糠醇化与压缩密实化的联合改性非常有潜力用于速生低密度松木材的增值加工,而热水抽提处理可以作为提高松木糠醇浸渍的预处理手段。     

蒙脱土稳定石蜡基Pickering乳液处理材的性能研究

为了提高木材的防水性和尺寸稳定性,以过氧化二异丙苯(DCP)为自由基引发剂,通过硅烷偶联剂的作用,制备出蒙脱土稳定石蜡基Pickering乳液;采用真空-加压方式浸渍处理青杨(Populus cathayana)边材,考察了DCP质量分数对乳液粒径分布和静置稳定性的影响,分析了处理材增重率、表面硬度、表面润湿性、吸水性和尺寸稳定性的变化,并采用扫描电子显微镜(SEM)对处理材的微观结构进行了分析与表征。结果表明:1)制备出的乳液平均粒径达到微米级(≤2μm),DCP为0.05%质量分数时乳液平均粒径最小,随着DCP质量分数进一步增加,乳液粒径有所增大;2)乳液浸渍处理后,处理材的表面硬度、表面润湿性和防水性均有所提高,其中DCP为0.05%质量分数时的改性效果较好;3)连续、均一的蜡状物附着在木材细胞壁纹孔表面,从而使木材具有较高的疏水性。     

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。     

桉树真空热处理材表面性能分析

用真空热处理法对粗皮桉木材进行热处理,处理温度分别为160,180,200,220及240℃,处理时间均为4 h.采用接触角测定法,对素材及不同温度条件下热处理材的接触角及表面自由能进行分析;用傅里叶红外光谱分析法,研究木材在热处理过程中的化学(官能团)变化;用热分析仪分析不同温度条件下木材的热解质量损失率.结果表明:素材的表面自由能(50 mN·m-1)<160℃热处理材的表面自由能(46 mN·m-1)<240℃热处理材的表面自由能(32 mN·m-1).热处理后木材中极性的羰基官能团减少,当热处理温度≤180℃时,木材的质量损失率在1%左右;而热处理温度>180 ℃时,每升高20℃,木材的质量损失率约下降2倍.     

乙酸-亚硫酸盐两步预处理对杨木木质素吸附纤维素酶的影响

以杨木为原料,采用乙酸预处理制备低聚木糖后,对固体残渣进行亚硫酸盐预处理移除木质素,以提高杨木纤维素的酶解效率,但该两步预处理对杨木木质素结构及其非生产性吸附酶的影响仍不明确。笔者考察了乙酸-亚硫酸盐两步预处理对杨木酶水解率、木质素结构和木质素理化性质的影响,探讨了该两步预处理对杨木木质素吸附及脱附纤维素酶的特性。结果表明,两步预处理后杨木残渣中木质素含量减少,当酶添加量为20 FPU/g干物质量时,纤维素水解得率从32.4%增加到67.1%。乙酸-亚硫酸盐预处理后木质素(AA-AS-lignin)的Zeta电位、疏水性及分子量减小,而其紫丁香基与愈创木基结构单元数量比值S/G、酚羟基及硫元素的含量增加。相比未预处理的木质素(BM-lignin),AA-AS-lignin对纤维素酶水解的抑制率从1.0%增加到16.5%。AA-AS-lignin对纤维素酶的吸附增强,结合强度从24.7 mL/g(BM-lignin)增大到72.1 mL/g。乙酸-亚硫酸盐预处理降低了木质素对纤维素酶的脱附能力,纤维素酶的脱附回收率从61.1%降低到28.8%,且相较于BM-lignin,结合在AA-AS-lignin上的纤维素酶的水解活力较低。研究结果可指导乙酸-亚硫酸盐预处理后杨木的高效纤维素酶水解,为实现杨木的多组分转化利用提供了新思路。     

缺氧高温处理对杨木主要成分的影响研究北大核心

木材缺氧高温处理改变了木材主要成分的组成和含量,提高了木材的尺寸稳定性、防腐性等,扩大了木材适用范围。以杨木为研究对象,采用正交试验,分别在180、195℃和210℃三个温度条件下,以及60、70℃/h和80℃/h的升温速率下,分别对杨木素材进行1、2 h和3 h的缺氧高温处理。利用化学成分分析的方法,研究杨木缺氧高温处理材主要组成成分中苯醇抽出物、综纤维素、木质素含量的变化,同时借助X射线光电子能谱仪,定量分析C、O两个主要元素的变化规律。     

射流等离子体处理对热处理材漆膜附着力的影响

采用氮气射流对热处理材落叶松进行等离子体处理,研究了不同处理高度、不同处理时间对热处理材漆膜性能的影响,通过仪器测定,分析了不同等离子体处理条件下被处理材的漆膜性能变化机理,并得出本实验中改善热处理材落叶松漆膜性能的最佳等离子体处理工艺参数。结果表明:随着等离子体处理高度的降低和处理时间的延长,热处理材漆膜质量损失率降低,漆膜性能逐渐提升;等离子体处理改善热处理材漆膜性能的最佳工艺时间为20 s、高度为15 mm;等离子体处理过程中引入的大量氨基、羟基、羰基、羧基等亲水性基团是被处理材漆膜性能提升的根本原因。X射线光电子能谱分析显示,经过等离子处理后的落叶松,C元素含量降幅为12.63%,O元素和N元素增幅分别为14.32%,83.87%。FT-IR结果表明,处理后的木材表面—OH、C—H、C=O的峰的强度明显加强。因此,对热处理之后的木材进行等离子体处理,可大幅度提升其漆膜性能,从而改善产品缺陷、提高附加值。     

木质素对H_3PO_4法活性炭孔隙结构的影响

以杨木、落叶松木、麻秆屑为原料,采用乙酸-亚氯酸钠法对原料进行脱木质素处理,研究木质素对H3PO4法活性炭孔隙结构的影响。通过物理吸附仪测定活性炭的比表面积和孔结构,利用碘值和亚甲基蓝吸附分析其吸附性能;采用TG/DTG分析原料去除木质素前后热解过程。结果表明,除去木质素后活性炭的比表面积、总孔容、外表面积变小;微孔孔容、微孔比表面积增加,木质素的去除有利于微孔的形成;碘吸附量增加,亚甲基蓝吸附量下降。除去木质素后的原料耐热性和热稳定性均下降。     

利用红外成像和纳米压痕测试技术研究热处理落叶松管胞性能

以我国主要用材树种日本落叶松木材为研究对象,采用物理改性方法真空热处理技术对其材质进行改良。利用场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外成像显微镜研究不同热处理条件(160～240℃温度范围,处理4 h)下落叶松木材晚材管胞细胞壁形态、化学组分结构和分布的变化规律,并结合纳米压痕测试系统研究热处理木材细胞壁力学性能变化趋势。结果表明：木材热处理过程中,随着热处理温度的升高,晚材管胞细胞壁出现裂纹并增加;半纤维素发生降解,细胞壁红外成像中半纤维素相对高浓度分布区域逐渐减少,木质素高浓度分布区域呈现先增加后降低的趋势,表明该过程中木质素发生了热解并进行了重新分布。木材细胞壁压痕弹性模量和硬度随着真空热处理温度的增加呈先增大后降低的趋势,其中当热处理温度为200℃时,压痕弹性模量和硬度相比素材分别增大54.57%和45.69%,达到最大值,该变化规律与木材细胞壁中木质素分布变化趋势相吻合。以上研究结果有助于深入理解真空热处理木材性能的变化,为真空热处理改性木材工艺优化提供理论依据。     

杉木热处理材的耐腐性研究

采用白腐茵(彩绒革盖茵)和褐腐茵(绵腐卧孔菌),对不同温度热处理前后杉木木材的耐腐性进行研究.研究结果表明:热处理材的处理温度对白腐茵腐朽性没有影响,而褐腐茵对热处理材的腐蚀性随温度的上升而下降,当温度升至220℃时,木材的质量损失率降为0,耐腐性上升为Ⅰ级强耐腐等级.     

水热-微波处理对榆木软化和顺纹压缩及弯曲的影响

采用水热-微波处理方法对榆木成熟材进行软化处理,通过顺纹压缩率、单维和多维弯曲最小曲率半径表征木材软化效果;以XRD,FYIR等方法测定木材表面组成、结晶度变化,分析软化处理对木材顺纹压缩的影响.结果表明:水热-微波处理可显著增强木材的软化性能,处理后木材中的抽提物几乎完全抽出(1.73%～0.47%),半纤维素发生明显降解,使木质素相对含量得到增加,木材表面羟基数量显著增加;非结晶区微纤丝趋于有序,相对结晶度提高,结晶区表面微纤丝羟基裸露,氢键键合增强,结晶区宽度增加.当采用处理方案为B时,顺纹压缩率最大,单维和多维弯曲时的曲率半径最小.较高的结晶度和适宜的羟基数量是试样B表现出较高软化性能的主要原因.     

载药聚丙烯酸/聚乙二醇半互穿聚合物网络在木材中的原位构建及其性能

【目的】在木材中原位构建载药半互穿聚合物网络体系,以提高木材耐腐性,改善木材的尺寸稳定性。【方法】以丙烯酸为单体,过硫酸铵为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在聚乙二醇存在下原位反应,一步法合成聚丙烯酸/聚乙二醇半互穿聚合物网络(PAA/PEG SIPN)。研究交联剂含量对聚合物性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其结构和形貌进行表征。采用真空浸渍法将质量百分比为0.5%的丙环唑纳米制剂和反应物注入木材中,使其在木材内部进行原位反应并交联,测试处理后木材的尺寸稳定性和室内耐腐性。【结果】FTIR分析表明,PAA和PEG除形成氢键外,还能通过交联剂形成相对牢固的化学结合。SEM和TEM结果发现,聚乙二醇较均匀地分散在聚丙烯酸中,形成相互贯穿的网络结构。在一定范围内,随着交联剂含量的增加,聚合物的溶胀性能减弱,强度增大。相对于未处理材,处理材的干缩湿胀性得到明显改善。室内耐腐性试验表明,处理材的药剂抗流失性和耐腐性得到明显提高。【结论】本文所及处理方法能够在一定程度上提高木材的尺寸稳定性和防腐性能,虽然对尺寸稳定性的作用尚未达到理想状态,但可为木材的改性处理提供一种新思路。     

火炬松纸浆材化学成分及其在树干高度上的变异规律

对18年生人工林火炬松纸浆材的化学成分含量进行了系统地测试,分析和讨论了火炬松化学成分含量在树干高度方向上的变异规律.结果表明:1、火炬松纸浆材的灰分、冷水、热水、苯醇和1%N aOH抽提物含量,纤维素、戊聚糖和木质素含量平均值分别为0.33%、1.59%、3.21%、2.32%和13.66%、47.98%、15.10%、29.66%;2、沿树干高度方向,火炬松木材灰分含量和纤维素含量变化不明显;热水和苯醇抽提物含量逐渐减小;冷水抽提物和木质素含量表现出先增加后减小或者逐渐减小的趋势;1%N aOH抽提物含量则表现出先减小后增加的趋势;戊聚糖含量表现出逐渐增加或减小的趋势.方差分析表明,火炬松木材各化学成分含量在沿树干高度方向的变化不显著.