1. 研究目的与意义
一、 研究的目的
我国森林资源相对较少,木材供需矛盾突出。面对国民经济建设和人民群众日常生活对木材需求量的日益增加,热处理作为一种木材改良手段,既可高效利用木材,又可改善木材尺寸稳定性、耐腐蚀、外观颜色等性能,还可实现产品品种多样化,提高其附加值。
热处理木材的颜色和力学性质与未处理材有很多区别,而木材的物理性质和吸湿性质对木材的加工如涂饰、生产过程中的吸湿等均会影响产品的质量和售后服务等。通过对云杉、花旗松热处理材的表面物理性质和吸湿性的研究,是为了分析热处理材吸湿过程中细胞壁内水分状态表征以及(力学性能)结晶度、化学基团变化,归纳试材吸湿滞后的影响因素,通过分析热处理吸湿性以及吸湿过程中t2变化规律,并依此优化热处理工艺和热处理材的应用。
2. 国内外研究现状分析
研究木材表面性能和吸湿性的重要性。
木材的表面性质:木材的表面性质十分复杂,木材表面是由细胞构成的一种天然生物材料,又是由天然高分子化合物组成的有机复合体,所有有许多特性,其中既有导致木材分解、破坏的根源所在,也有对木材进行保护的。其一种重要的特性为吸湿性。
吸湿性:木材属于毛细管多孔性有限膨胀胶体,具有极高的孔隙率、巨大的内表面积和大量的亲水性基团,因而将干燥的木材置于潮湿的空气中时,微晶的表面借分子间力和氢键力吸引空气中的水蒸气分子,形成吸附水,并产生微毛细管凝结现象,木材的这一性质称为吸湿性。其包括吸湿与解吸,当空气中水蒸气分压大于木材表面水蒸气压力时,木材从空气中吸着水分,称其为吸湿;反之,则有一部分水分自木材表面向空气中蒸发,称其为解吸。由于反复进行的吸湿和解吸作用,导致木材尺寸不稳定,甚至变形、开裂,失去使用价值。
3. 研究的基本内容与计划
实验部分
一、研究内容
1、热处理工艺对云杉、花旗松热处理材物理性能的影响。研究不同的热处理工艺对云杉、花旗松失重率、表面材色变化、表面润湿性等的影响。
4. 研究创新点
本实验利用核磁共振冻融技术,研究了云杉及其热处理材在不同温度条件下的纤维饱和点,其基本原理是基于Gibbs-Thomson方程。
相较于传统实验方法,NMR分析法所测得的结果相较吸湿外推法较高,与实测法获得的细胞壁吸着水数值结果相近,核磁共振无损检测技术无论从原理还是实际操作都更为合理与便捷,可进一步用于木材改性研究。
