基于木质纤维素塑化的木材改性技术的研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国是世界上木材及木制品的主要消费大国, 但又是人均占有森林 (木材) 资源最少的国家之一。随着我国国民经济的快速稳定发展, 人民生活水平的不断提高, 我国的木材供需矛盾亦进一步加剧。我国政府近年来大力推进人工速生林建设, 积极增加国内木材的供应, 在一定程度上缓解了木材供需的矛盾。但速生材因为材质疏松、易开裂变形和不耐腐朽等的特点, 应用范围受到限制, 目前大多数树种仅适用于对材质要求较低的人造板和造纸行业。

速生杨树是我国现在主要的短周期工业用材的首选树种，其适应性强、分布广且品种较多，非常适合大量的种植。速生杨木因其产量高、生长周期短，在我国各地均有种植，遍布西北、西南、东北以及华北等地。速生杨木生长周期短，10 年左右即可成材，但由于速生杨木的材质松软、强度和硬度较低、尺寸稳定性差且容易变色和腐朽，所以在建筑、装饰、家具等行业利用受到很大的限制。

红木是我国高端、名贵家具用材的统称。红木为热带地区所产，豆科，紫檀属的植物。最初是指红色的硬木，品种较多；在上世纪八十年代后，人们对红木的需求日益增加，国家根据密度等指标对红木进行了规范，把红木规范为：二科、五属、八类、二十九种。红木因生长缓慢、材质坚硬、生长期都在几百年以上，原产于我国南部的很多红木，早在明、清时期就被砍伐的所剩无几，如今的红木，大多是产于东南亚、非洲，我国广东、云南有培育栽培和引种栽培。木材花纹美观，材质坚硬，耐久，为贵重家具及工艺美术品等用材。

2. 国内外研究现状分析

木材改性技术是指通过物理或化学方式对低品质软质速生林木进行材质优化，有目的、有针对性地改善其特定性能，扩大速生林资源的开发和利用。目前国内外木材改性技术的研究主要集中在热处理、浸渍改性和横纹压缩密实化等方面。

木材主要由纤维素、半纤维素和木质素等物质组成，是一种天然高分子材料，其多孔结构在一定的外力下会发生挤压变形。木材压缩改性技术就是利用上述的特点对木材进行密实强化处理：在不破坏木材细胞壁完整性的情况下，通过增加木材单位体积内细胞壁等实质含量，提高其密度和力学性能。目前木材压缩技术大多采用横纹压缩，即垂直于木材纹理方向进行施压，而横纹压缩又主要分为压缩密实化和压缩预处理两个方向。压缩密实化主要目的是对木材进行强化，目前研究较为成熟的主要有表层压缩、层状压缩和整体压缩。

表层压缩是指对木材表面进行横向压缩，使木材表层的密度增加，力学性能等得性质到改善。日本学者井上雅文和则元京制得了表层密实的日本柳杉，首先将日本柳杉的锯材浸入水中，待水浸入木材表层预定的深度后取出，利用微波辐射加热木材，木材表层由于含水率高而迅速软化，再对木材施加压力便得到表层密实化的木材。

层状压缩是指将木材的压缩层控制在木材表层至芯层的任意位置，是木材表层压缩的进一步延伸。黄荣凤、王艳伟、夏捷等人制得了毛白杨层状压缩木，并实现了压缩层位置和厚度的可控性：将干燥的毛白杨木材浸水，通过控制浸水时间、浸水后放置时间、和浸水后预热处理时间控制水层分布，之后控制热压机的压缩参数，得到不同压缩率的层状压缩木。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

（1）设计木材改性的预处理工艺条件，分析酸预处理时酸的浓度以及预处理时的温度、时间、预处理的程度等对木材改性的影响；

（2）设计木材改性时热压的工艺条件，分析不同的热压温度，热压时压强，热压时间对木材改性后性能的影响；

4. 研究创新点

（2）本实验采用木材改性处理法是通过压机直接对酸预处理后板材进行热压，经过酸预处理后的板材，再进行热压可降低整个生产能耗。

（3）本研究以常用速生林木材为研究对象，从家具、地板等材料表面硬度、密度要求出发，使材质松软、强度和硬度较低、尺寸稳定性差的速生材改性，在建筑、装饰、家具等行业加以利用。

（4）现目前木材改性都以小试样为多，本实验通过小实验推广至符合木质地板要求的大试样，为改性木材进一步实现大规模生产提供一定的参考。