1. 研究目的与意义
木材水热处理是指将木材置于密闭耐压容器中,以高温高压水作为传热介质,在130-200℃温度下对木材进行热处理,可以改良木材的品质,降低木材的吸湿性和吸水性,提高尺寸稳定性,生物耐腐性和耐气候性。但在水热处理过程时,细胞壁聚合物特别是半纤维素的降解会导致水热处理材力学性能的降低。因此需要研究水热处理时间,温度与处理材力学性能之间的关系,找出适宜的水热处理工艺,为马尾松工业化生产提供理论支持。
2. 国内外研究现状分析
Tiemann利用高温窑干来降低木材的吸湿性及干缩湿胀性。Stamm等研究了不同气体对热处理后木材的干缩湿胀性的影响,发现在相同热处理条件下,木材的吸水性在氧化气介质中比在还原气介质中降低的更多,如果提高处理温度,在还原气介质中木材的吸水性也可以得到相同的降低量。Stamm研究了热处理后木材的抗干缩湿胀性与强度之间的关系,研究表明:热处理后,木材的尺寸稳定性和耐久性提高,木材的机械强度降低,当木材的抗湿胀性提高40%时,木材的抗弯强度降低20%。Navi等在热处理同时进行压缩密实化,结果表明:处理材的机械强度及耐久性提高很多,吸水性降低,在纹理方向上的剪切强度提高了10倍以上。Ptrissans等对热处理木材的吸湿性进行了研究,结果表明:热处理后,接触角(θ)变大,疏水性有了显著提高。
刘云等采用了40oC~160oC的温度范围以及0~7h的时间范围对多枝桉和扁柏进行了热处理,根据研究结果通过测得热处理后两种木材的接触角的变化来评判其亲水性的特点。翟冰云等通过研究发现150oC~180oC对木材进行数小时的热处理能够有效提高木材的尺寸稳定性和固定变形。张守娟等人对木材进行了高温热处理够发现热处理温度和时间对木材的材色有很大的影响,尤其是热处理温度的影响更大。李大纲等采用热处理的方法研究如何消除水曲柳弯曲变形内应力,结果发现热处理能够有效改善水曲柳弯曲变形。谢桂军等对马尾松进行了热处理,发现马尾松材色与热处理温度和时间成正相关,同时热处理材的湿膨胀率会随着温度升高会有所降低。马尾松的力学强度会随着热处理温度和时间的增加而降低。
3. 研究的基本内容与计划
1、研究内容:
将马尾松板材进行120,140,160,180℃水热处理30,60,90,120min。分别测量(1)物理性能(2)静态力学性能(3)动态力学性能。分析水热处理工艺与各个力学性能之间的关系。
2、研究计划:
4. 研究创新点
(1)高温水热处理木材作为一种新型改性木材,测量水热处理木材物理力学性能为木材性能预测测提供新方法。
(2)探讨热处理温度、时间等工艺对高温热处理木材动态粘弹性的影响规律,为高温热处理木材的应用设计提供参考。
(3)通过比较研究高温热处理木材与未处理材动态力学性能差异以及对温度、时间等不同响应,发现差异,为以后探讨引起动态粘弹性的变化的因素提供帮助。
