杉木高温炭化改性技术的初步研究

摘要

随着天然林资源的日趋枯竭,国内外木材资源的开发和利用已经转向速生人工林,如何高效利用人工林木材已经成为全世界木材科技工作者当前必须面临和解决的重大课题,其中杉木占据着十分重要的地位。木材高温炭化改性处理是近年来兴起的一种新型木材改性方法,人工林木材经过高温炭化改性处理后,具有较好的生物耐久性、耐候性、尺寸稳定性及安全、环保等一系列突出优点,因而能被广泛应用于室外装饰、室外建筑和构筑物、木扶梯、公园设施以及蒸汽浴室内部设施等使用环境恶劣的条件下。
　　 本研究以我国速生林树种-杉木为研究对象,分别以160℃、180℃、200℃和220℃四个处理温度水平以及1h、2h、3h和4h四个处理时间水平为环境条件对杉木板材进行热处理,针对板材的表面颜色、内部结构化学变化、纤维素结晶度以及尺寸稳定性进行系统的研究。研究结果如下:
　　 1.经过高温炭化热处理的杉木板材,其表面颜色会随着处理温度的升高以及处理时间的延长,经历白黄色→明黄色→黄褐色→黑色这个变化过程。其明度值L和黄蓝指数b都会因处理温度的升高而降低:随着处理时间的延长,明度值L降低,黄蓝指数b会呈现先升高后降低的变化趋势。
　　 2.杉木板材经过高温炭化热处理后,其FTIR图谱显示随着处理温度的提高以及处理时间的延长,羟基吸收峰强度降低较大,羰基吸收峰强度降低较小。即亲水集团羟基数目减少,吸湿、吸水能力减弱。
　　 3.高温炭化热处理不会改变杉木纤维素结晶区晶层的距离；在不同热处理温度水平下,处理时间对杉木纤维素结晶度的影响表现出不同的变化趋势。当处理时间相同,处理温度不同时,随着温度的升高,杉木的纤维素结晶度呈现出一种先升高后降低的趋势。
　　 4.杉木板材经过高温炭化热处理后,吸湿、吸水性以及厚度膨胀率会大幅度降低。因此其平衡含水率以及浸泡在水中的含水率较未经过处理的板材低很多。且随着处理温度的升高和时间的延长,降低的幅度逐渐增大。由此可知,高温炭化热处理能提高杉木板材的尺寸稳定性。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 前言

1.2 炭化热处理木的特点

1.3 国外木材炭化热处理研究进展

1.4 国内木材炭化热处理研究进展

1.5 炭化热处理木的应用现状

1.6 研究的目的及意义

1.7 研究内容

2 不同处理条件对杉木颜色变化的影响

2.1 试件颜色变化的试验研究

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验设备

2.1.3 试验方法及步骤

2.2 试验数据

2.3 结果分析

2.4 本章小结

3 不同炭化热处理条件对杉木内部化学结构的影响

3.1 FTIR的试验研究

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验设备

3.1.3 试验方法及步骤

3.2 试验结果及分析

3.3 本章小结

4 不同炭化热处理条件对杉木纤维素结晶度的影响

4.1 纤维素结晶度的试验研究

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验设备

4.1.3 试验方法及步骤

4.2 试验结果及分析

4.3 本章小结

5 不同炭化热处理条件对杉木尺寸稳定性和吸水性的影响

5.1 尺寸稳定性及吸水性的试验研究

5.1.1 试验材料

5.1.2 试验设备

5.1.3 试验方法及步骤

5.2 试验数据

5.3 结果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

致谢