高强度微波处理与干燥对落叶松木材解剖构造和性能的影响

摘要

高强度微波改性落叶松木材是提高落叶松木材渗透性的一项新技术。其基本原理是：在高强度微波场中，木材中水分快速汽化，细胞内的蒸汽压力迅速增高，破坏组成木材的某些薄弱解剖结构，形成新的流体通道，从而使落叶松木材的渗透性得到较大地改善。 本试验采用高强度微波处理作为落叶松木材微波干燥的预处理手段。在提高落叶松木材渗透性的基础上，进行落叶松木材微波干燥，对干燥速率、干燥时木材内部温度及干燥质量、物理力学性质进行了研究；最后通过SEM确定了哪些解剖构造发生了变化，形成了怎样的人工流体通道。 结果表明：高强度微波处理确实能提高落叶松木材渗透性；同时对后续的干燥过程有一定的影响，高强度微波处理的试材平均干燥速率较快，干燥时间相对缩短，且高强度微波处理使试材内部温度迅速升高，使后续干燥过程木材内部温度维持在相对较高的水平上，提高了微波能利用率；此外试材初含水率高则介电常数高，即能更多地吸收微波，干燥速率随之提高，即初含水率高的试材总体平均干燥速率较高，这种现象在未经微波处理的试材中表现得更明显；干燥过程中初含水率对未经微波处理的试材内部温度有一定影响，对于经过微波处理的试材，在干燥过程内部温度基本一致，即初含水率的影响不明显；对微波干燥质量的检测表明微波干燥完全可以达到普通锯材干燥等级的要求，试材的弯曲强度和冲击韧性均有小幅度的下降；抽提试验显示高强度微波改性处理和微波干燥的交互作用能更好地脱除试材内的树脂；最后通过扫描电子显微镜的观察，确定了高强度微波处理对木材微观解剖结构造的影响：首先纹孔塞发生破裂，以及塞缘上的微纤丝发生断裂，其次管胞间胞间层也产生了裂隙，最后管胞壁发生沿S2层微纤丝排列方向开裂，形成三种新的流体通道。 综上所述，适当控制微波功率和辐照时间，用高强度微波处理初含水率适当的落叶松木材，能够改善其流体渗透性，木材内纹孔膜、管胞、胞间层、树脂道等解剖构造均发生了变化，且微波处理后的木材在微波干燥中也表现为较高的干燥速率和干燥质量，同时高强度微波处理与微波干燥的联合使用使落叶松木材的树脂含量进一步降低了。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1前言

1.2落叶松木材资源及利用

1.3落叶松木材的构造特征

1.3.1宏观构造

1.3.2解剖构造

1.3.3落叶松木材的材性

1.4落叶松木材干燥的研究概况

1.4.1落叶松材性对其干燥的影响

1.4 2落叶松干燥的概况

1.4.3微波干燥在落叶松木材干燥领域的应用

1.5微波技术在木材加工领域的其他应用

1.5.1微波的特点

1.5.2微波技术在木材领域的新应用

1.5 3微波处理与落叶松木材渗透性的关系

1.5.4微波改性材的解剖结构分析

1.6本文的主要研究内容及意义

2落叶松木材的微波处理

2.1试验材料

2.2试验仪器和设备

2.2.1微波辐照试验设备

2.2.2微波干燥设备

2.2.3加工试件的设备

2.3试件制作及初含水率检测

2.3.1试件的制作

2.3.2初含水率的测定

2.4微波处理工艺

3落叶松木材微波干燥

3.1干燥过程中几个重要指标

3.2干燥方法

3.3落叶松微波干燥速率和提水率的分析

3.3.1影响干燥速率的因素

3.3.2木材初含水率对干燥速率的影响

3.3.3微波处理对干燥速率的影响

3.4木材内部温度随时间的变化

3.4.1木材初含水率对内部温度的影响

3.4.2高强度微波处理对木材内部温度的影响

3.5木材干燥质量的检测

3.5.1最终含水率的检测

3.5.2分层含水率的检测

3.5.3残余应力的检测

3.6本章小结

4木材脱脂效果、渗透性及力学强度的检测

4.1脱脂效果的检测

4.1.1试验材料及试验仪器

4.1.2试验方法

4.1.3结果和讨论

4.2木材渗透性的检测

4.2.1试验材料和仪器

4.2.2试验方法

4.2.3结果与讨论

4.3物理力学性质的检测

4.3.1抗弯强度和抗弯弹性模量的试验

4.3.2冲击韧性的试验

4.4本章小结

5高强度微波处理对解剖构造的影响

5.1试验仪器

5.2试验材料与方法

5.3结果与讨论

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢