人工林木材密實化處理技術及性能評價.pdf

1、自從國家實施天然林保護工程以后，大力營造人工林已成為解決我國木材供需矛盾的重要途徑，然而人工速生林木材材質軟、密度低、加工工藝性能較差的特點限制了它們的使用范圍，所以為了提高人工林木材的材質等級，必須對它們進行改性處理。根據國內外學者們的研究以及筆者的試驗結果，證明樹脂密實化浸漬處理技術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的研究提供新的途徑，對開拓人工林木材的應用領域具有重要的現(xiàn)實意義。 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，通過正交試驗設計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)，并按照該工藝處理楊木和樺木試材，同時對兩種處理材進行百度干燥試驗，制定出密實型木材的干燥基準。然后采用現(xiàn)代的分析測試儀器，分析了楊木和樺木經酚醛樹脂密實化處理后樹脂在木材內部的滲透和分布情況與該處理方法引起的木材結晶度、木材化學基團以及木材表面潤濕性的變化，進而對密實化處理后木材的各項物理力學性能、機械加工性能和油漆涂飾性能

3、進行了系統(tǒng)的檢測和評價，最后開發(fā)出人工林密實化木材新產品。結果表明： 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％，真空時間為60min，壓力為1.0MPa，保壓時間為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．對樹脂密實化處理材與相同初含水率的素材在百度干燥試驗中的干燥特性進行對比分析并制定出密實化木材的干燥基準，這是本研究的一個

4、創(chuàng)新點。研究結果表明，經過處理后，楊木和樺木的干燥缺陷沒有素材嚴重，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比楊木處理材稍軟一些。依據干燥基準對楊木和樺木密實化處理板材進行窯干試驗后，發(fā)現(xiàn)處理材干燥缺陷很少，干燥質量優(yōu)良。 3．通過掃描電鏡(SEM)對處理后樹脂在木材內部的滲透和分布情況的觀察，X-射線衍射法對處理材結晶度的測定，以及傅立葉紅外(FTIR)對處理后木材化學基團變化的分析，證明

5、酚醛樹脂處理液不但進入到木材的細胞腔和細胞間隙中，而且與組成木材的基本物質纖維素、半纖維素和木質素中的某些基團發(fā)生了化學反應，酚醛樹脂對木材的改性是復雜的物理化學過程。 4．通過對楊木和樺木試材處理前后表面接觸角的測定，得知處理后兩種木材的潤濕性比處理前有所降低，但是經過砂磨可以提高處理材表面的潤濕性；三種測試液體對木材表面浸潤性的優(yōu)劣順序是：二碘甲烷(優(yōu))>甲酰胺(中)>蒸餾水(差)。 5．對密實化處理前后木材的各項物

6、理力學性能指標的檢測結果表明，經過處理后，除了沖擊韌性較處理前有所下降外，其他各項物理力學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)定化機理主要是樹脂填充于細胞腔的物理充脹作用和樹脂與木材成分中某些物質發(fā)生化學反應而使吸水性基團羥基大量減少的化學作用。 6．對密實化處理前后

7、木材的機械加工性能指標的檢測結果表明，密實化處理對楊木板材加工性能的影響很大，處理材比素材各項加工性能的質量都有顯著性的提高，而密實化處理對樺木板材加工性能的影響不大，除橫截性能以外，處理材的其他三項加工性能的質量與素材相比并未有太大差別。總體來看，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楊木和樺木素材及酚醛樹脂密實化處理材分別進行涂飾，并對其涂飾后的漆膜附著力、漆膜磨耗值及漆膜硬度進行檢測和對比評價，