微波预处理杨木浸渍密实化与高温热处理改性研究

【摘要】杨木作为人工林三大树种之一在我国得到广泛种植,资源非常丰富,但速生杨木力学强度低,尺寸稳定性差,利用途径受限,迫切需要改性研究以拓宽其应用范围。高温热处理可以改善尺寸稳定性,但力学强度会受到影响,而浸渍树脂可对木材强度起到补偿作用,但树脂通过非稳态渗透方式进入木材,受限于木材渗透性,而可能导致浸渍深度和均匀性不够,阻碍其推广和应用。为此,本研究从微波预处理、低分子量酚醛树脂浸渍和高温热处理三方面入手,通过测试浸渍-热处理材的物理力学等性能,探讨树脂浸渍密实化和高温热处理联合改性的可行性,以期为人工林速生木材的改性研究提供参考和依据。本研究的主要结论具体如下：(1)高强微波预处理能破坏木材的纹孔膜、木射线薄壁细胞等结构,形成新的流体通道,显著提高杨木横向渗透性,可为后期低分子量PF树脂浸渍处理创造有利条件,优化的杨木高强微波预处理条件为：初含水率为56%、辐射功率为19kw、辐射时间89s。(2)低分子量PF树脂浸渍微波预处理杨木,可显著提高其重量,以浸渍时间1.50h、浸渍压力0.8MPa处理后,试样增重率基本在40%左右,平均密度达584.8kg·m-3,明显高于素材(399.2kg·m-3)；树脂主要渗透到木材细胞腔和细胞间隙中,其在导管中的分布最为明显。(3)浸渍材经高温热处理后,吸湿吸水性变差,线性、体积湿胀率降低,尺寸稳定性更加优异；表面接触角增加,润湿性明显降低；颜色均匀加深,红绿色品指数、总色差和色相差变大,明度指数降低；而黄蓝色品指数和色饱和差表现出一定的波动性；总体上,热处理温度对上述各项性能的影响大于热处理时间。(4)浸渍处理可显著提高杨木的抗弯强度和弹性模量,经热处理后,随着热处理温度的不断升高,两者又呈降低趋势,热处理温度越高,抗弯强度和弹性模量降低越明显,200℃对材性来说是“拐点”温度。(5)随着热处理温度的升高或热处理时间的延长,素材和浸渍材的亲水性羟基和羧基吸收峰降低越明显；PF树脂除了填充于木材细胞腔和细胞间隙之外,还可以与木材中的羟基、羧基等基团发生反应；浸渍材经热处理后的相对结晶度都低于同样处理条件下素材的相对结晶度。不同条件热处理,素材和浸渍材相对结晶度的变化趋势不同,整体规律性不显著。
【作者】徐康；
【导师】吕建雄；李贤军；
【作者基本信息】中南林业科技大学，木材科学与技术，2014，硕士
【关键词】杨木；微波预处理；低分子量酚醛树脂；浸渍；高温热处理；

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