人工林木材密實(shí)化處理技術(shù)及性能評(píng)價(jià).pdf

1、自從國(guó)家實(shí)施天然林保護(hù)工程以后，大力營(yíng)造人工林已成為解決我國(guó)木材供需矛盾的重要途徑，然而人工速生林木材材質(zhì)軟、密度低、加工工藝性能較差的特點(diǎn)限制了它們的使用范圍，所以為了提高人工林木材的材質(zhì)等級(jí)，必須對(duì)它們進(jìn)行改性處理。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的研究以及筆者的試驗(yàn)結(jié)果，證明樹脂密實(shí)化浸漬處理技術(shù)是改善木材性能的一種有效方法，這將為人工林木材的高附加值利用技術(shù)的研究提供新的途徑，對(duì)開拓人工林木材的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本研究從低分

2、子量水溶性酚醛樹脂合成工藝的研究入手，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定出酚醛樹脂溶液真空加壓浸漬處理人工林楊木的最佳工藝參數(shù)，并按照該工藝處理?xiàng)钅竞蜆迥驹嚥?，同時(shí)對(duì)兩種處理材進(jìn)行百度干燥試驗(yàn)，制定出密實(shí)型木材的干燥基準(zhǔn)。然后采用現(xiàn)代的分析測(cè)試儀器，分析了楊木和樺木經(jīng)酚醛樹脂密實(shí)化處理后樹脂在木材內(nèi)部的滲透和分布情況與該處理方法引起的木材結(jié)晶度、木材化學(xué)基團(tuán)以及木材表面潤(rùn)濕性的變化，進(jìn)而對(duì)密實(shí)化處理后木材的各項(xiàng)物理力學(xué)性能、機(jī)械加工性能和油漆涂飾性能

3、進(jìn)行了系統(tǒng)的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，最后開發(fā)出人工林密實(shí)化木材新產(chǎn)品。結(jié)果表明： 1．采用低分子量水溶性酚醛樹脂真空加壓浸漬處理大規(guī)格楊木板材的最優(yōu)工藝為：樹脂濃度為30％，真空時(shí)間為60min，壓力為1.0MPa，保壓時(shí)間為3h。按照該工藝處理人工林楊木和樺木，使其分別獲得61.2％和28.3％的增重率。 2．對(duì)樹脂密實(shí)化處理材與相同初含水率的素材在百度干燥試驗(yàn)中的干燥特性進(jìn)行對(duì)比分析并制定出密實(shí)化木材的干燥基準(zhǔn)，這是本研究的一個(gè)

4、創(chuàng)新點(diǎn)。研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)處理后，楊木和樺木的干燥缺陷沒(méi)有素材嚴(yán)重，但是處理材的干燥速度低于素材。兩種處理材的干燥特性很接近，樺木處理材的干燥基準(zhǔn)比楊木處理材稍軟一些。依據(jù)干燥基準(zhǔn)對(duì)楊木和樺木密實(shí)化處理板材進(jìn)行窯干試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)處理材干燥缺陷很少，干燥質(zhì)量?jī)?yōu)良。 3．通過(guò)掃描電鏡(SEM)對(duì)處理后樹脂在木材內(nèi)部的滲透和分布情況的觀察，X-射線衍射法對(duì)處理材結(jié)晶度的測(cè)定，以及傅立葉紅外(FTIR)對(duì)處理后木材化學(xué)基團(tuán)變化的分析，證明

5、酚醛樹脂處理液不但進(jìn)入到木材的細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中，而且與組成木材的基本物質(zhì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素中的某些基團(tuán)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，酚醛樹脂對(duì)木材的改性是復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。 4．通過(guò)對(duì)楊木和樺木試材處理前后表面接觸角的測(cè)定，得知處理后兩種木材的潤(rùn)濕性比處理前有所降低，但是經(jīng)過(guò)砂磨可以提高處理材表面的潤(rùn)濕性；三種測(cè)試液體對(duì)木材表面浸潤(rùn)性的優(yōu)劣順序是：二碘甲烷(優(yōu))>甲酰胺(中)>蒸餾水(差)。 5．對(duì)密實(shí)化處理前后木材的各項(xiàng)物

6、理力學(xué)性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)處理后，除了沖擊韌性較處理前有所下降外，其他各項(xiàng)物理力學(xué)性能都得到不同程度的提高，如楊木和樺木密度分別提高了78.8％和24.2％，抗彎強(qiáng)度分別提高了113％和61％，抗彎彈性模量分別提高了56.7％和30.3％，從中可以看出楊木的改善效果更加明顯。尺寸穩(wěn)定化機(jī)理主要是樹脂填充于細(xì)胞腔的物理充脹作用和樹脂與木材成分中某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使吸水性基團(tuán)羥基大量減少的化學(xué)作用。 6．對(duì)密實(shí)化處理前后

7、木材的機(jī)械加工性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果表明，密實(shí)化處理對(duì)楊木板材加工性能的影響很大，處理材比素材各項(xiàng)加工性能的質(zhì)量都有顯著性的提高，而密實(shí)化處理對(duì)樺木板材加工性能的影響不大，除橫截性能以外，處理材的其他三項(xiàng)加工性能的質(zhì)量與素材相比并未有太大差別。總體來(lái)看，楊木處理材的加工性能最佳，楊木素材較差。 7．采用三種不同的油漆對(duì)楊木和樺木素材及酚醛樹脂密實(shí)化處理材分別進(jìn)行涂飾，并對(duì)其涂飾后的漆膜附著力、漆膜磨耗值及漆膜硬度進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)比評(píng)價(jià)，