热处理木材材色变化机理研究现状北大核心

热处理是一种应用广泛的木材改性方法,不仅能改善木材材色,还能提高木材的尺寸稳定性和生物耐久性。总结了热处理工艺对木材性能的影响,详述了热处理过程中木材化学组分变化。从处理过程和老化过程讨论了环境对处理材性能的影响,并概括了热处理木材材色变化机理。未来应深入解析热处理化学反应路径及其内在机理,建立木材材色与其他材性的关系,并通过联合改性处理提升热处理木材的耐久性。     

改性处理对木材涂饰性能影响研究进展北大核心

速生人工树种存在结构疏松、材质软、强度低等缺点,使用范围受限。为了提高速生材性能,可对木材进行改性处理以提高其强度、硬度、尺寸稳定性等性能。改性木材涂饰后,其表面材色较改性前加深,纹理更加清晰美观,表面更加富有光泽。综述了国内外改性材涂饰性能的研究进展,主要包括浸渍改性、高温热处理改性、浸渍改性联合高温热处理改性等。     

木材热处理研究及产业化进展

热处理是在160℃以上低氧环境下进行的木材改性技术,可以改善木材的尺寸稳定性、生物耐久性和机械振动性能,同时能调节木材的材色,并且具有良好的环境友好性。但是高温处理也降低了木材的力学性能,对抗弯强度和冲击韧性的影响尤为显著。半纤维素在高温下的热解是热处理材改性的主要原因,它减少了木材中亲水基团和营养物质的数量,降低了木材的韧性,同时也影响了木材的明度指标。纤维素和木素在热处理过程中的变化相对较小,纤维素的结晶度有所上升,进一步降低了木材的亲水性,并提高了木材刚度;木素的结构在处理过程中发生了重组,形成了更加稳固的网状结构,对细胞壁的膨胀具有抑制作用,同时也是木材材色变化的主要原因。热处理过程中产生的抽提物主要是半纤维素的降解产物,它们对木材的吸湿性和声学特性都有影响。热处理对木材性能的调节受诸多工艺参数影响,温度是对木材改性深度影响最大的因子,处理环境的压力和在最高处理温度下的处理时间也对改性效果产生影响。木材热处理目前已获得较为广泛的产业化应用,这一方面是得益于系统性的基础研究,另一方面是因为它具有环保、低成本、操作简便等优点。木材热处理目前已逐渐形成了一个较为完整的技术和理论体系,但在平衡性能提升与强度损失、保持材色稳定性等方面的研究仍具有持续深入和拓展的空间。     

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。     

沙浴热处理杉木及其物理力学性能研究

以杉木为材料,通过沙浴和气相介质进行热处理,检测其炭化木材物理、力学性能和颜色等,借助XRD和FTIR分析不同热处理方法致木材性能差异的原因,以期探索沙浴炭化木材的可能性。结果表明:当热处理温度和时间相同时,沙浴热处理试件尺寸稳定性高于气相介质热处理;处理温度为220℃,时间4 h时,两种介质处理试件的尺寸稳定性均达到了最好状态,其中气相介质热处理杉木弦向线湿胀率最小为1.885%,比未处理材降低35.45%,沙浴热改性处理杉木弦向线湿胀率最小为1.923%,比未处理材降低36.16%。沙浴热改性处理杉木木材强度折损较气相介质热改性处理材更多。热处理温度和时间相同时,气相介质处理材颜色变化小于沙浴热改性处理材。热改性处理导致杉木材结晶特性和三素成分发生变化,其中沙浴热处理导致杉木材中半纤维素发生明显降解。     

圆盘豆热处理材光稳定性的研究

采用热处理和氙灯照射对圆盘豆木材颜色的变化进行研究,以CIE(1976)L*a*b*表色系统表色,分析木材热处理前后、氙灯照射前后颜色变化。结果表明,热处理后木材颜色加深。随着氙灯照射时间延长,未处理材表面颜色逐渐加深,色差△E*逐渐增大。热处理材表面颜色变化不大,色差△E*值变化较小,这表明与未处理材相比,热处理材光稳定性能更好。     

热处理对赛黑桦色空间分布与光泽度的影响

以饱和蒸汽为保护介质,分别在热处理温度为180、195、210℃,热处理时间为40、100、160 min的条件下对赛黑桦木材进行缺氧高温改性处理,探讨改性处理工艺对赛黑桦材色空间分布以及光泽度的影响。采用CR-410色差测定仪和MG-268Plus光泽度测定仪对色空间参数L*、a*、b*和光泽度参数进行评定。结果表明:热处理后,赛黑桦试件的明度值L*、红绿轴色品指数a*、黄蓝轴色品指数b*降低,色差△E*增大,经180、195、210℃热处理的赛黑桦材色上可满足制作仿红木制品;不同的热处理工艺条件下,赛黑桦表面光泽度的变化无明显规律性。     

基于FT-IR和XPS的热处理白蜡木材色变化机理

以白蜡木(Fraxinus americana)为试材,在常压过热蒸汽条件下进行热处理,对热处理材和对照材的明度(L*)和色度(a*,b*)指标进行比较,借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪(XPS)对试材细胞壁化学组分的主要基团和元素变化进行分析,以探索热处理对木材材色的调节机理。结果表明:随着处理温度的增加,热处理材和对照材的总体色差不断增大,色差值与木材内部C和O元素的浓度比高度相关,表明热处理材的材色能较为准确地指示木材内部化学组分的变化。热处理材的明度指标随热处理温度的升高呈阶梯式下降,明度值的变化与木材中羧基的浓度线性相关,表明半纤维素是影响热处理材明度的主要因素。热处理材的色度指标变化规律没有明度指标显著,随着处理温度的升高,a*值先增加后降低,试材的b*值随着处理温度的升高总体上呈下降趋势。热处理使木素中的羰基等发色基团数量发生变化,是使热处理材的色度指标发生变化的一个主要原因。     

热处理温度对不同树种木材材色影响的研究

以热处理木材生产企业常用3种树种为研究对象,通过研究热处理温度对宏观材色、基本材色指数和色差的影响,分析树种对热处理温度反应存在的差异以及内在相关性。结果表明:相同处理条件下,不同树种材色变化存在显著差异,明度受处理温度影响规律性最为明显,是对热处理温度最为敏感的材色参数,对色差的影响系数较高。     

紫外光辐照下热处理材变色行为的分析

以云南地区代表性商品材树种云南松和西南桦为试材,进行不同温度下的热处理,再将热处理材置于紫外光下辐照6周,检测其材色变化。结果表明:随热处理温度上升,处理材的色差增加;紫外光辐照下,热处理材的色差低于对照材,表明热处理可提高木材的颜色稳定性。热处理温度在200℃左右时,处理材的材色稳定性较优。