本文關(guān)鍵詞：木材乙�；捌渥饔脵C(jī)制研究

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【摘要】：乙�；幚硎且环N非常有效的可提高木材尺寸穩(wěn)定性、生物耐腐性及抗光降解性的木材化學(xué)改性方法,目前,乙酰化木材已在許多國家實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn),但在我國至今也未形成自有知識產(chǎn)權(quán)的木材乙�；幚碓O(shè)備及相關(guān)技術(shù)。采用乙酸酐在無催化條件下處理木材的乙�；に嚳珊喕磻�(yīng)液后期的分離回收,降低處理成本,但該工藝在浸漬預(yù)處理、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間及反應(yīng)液不同配比等因子對木材乙�；Ч挠绊懛矫嫒狈θ妗⑾到y(tǒng)的研究,且對木材性能變化的影響機(jī)制尚不明晰。因此,研究無催化的乙酰化工藝對木材乙�；幚硇Ч靶阅茏兓淖饔脵C(jī)制,將為木材乙�；に噧�(yōu)選及性能調(diào)控提供理論依據(jù)和技術(shù)參考,為我國人工林木材功能性改良及高附加值利用提供新途徑,對實(shí)現(xiàn)木材乙�；夹g(shù)國產(chǎn)化具有十分重要的意義。本研究以乙酸酐為反應(yīng)液,采用酸酐液相浸漬預(yù)處理、再液相加熱的乙�；夹g(shù)工藝,在無催化條件下對我國人工林楊木和樟子松木材進(jìn)行乙�；幚�,考察了浸漬預(yù)處理時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間以及反應(yīng)液不同配比4個因素對乙�；静脑鲋芈实挠绊懸�(guī)律,并對不同反應(yīng)條件及不同增重率的乙酰化木材的物理力學(xué)性能進(jìn)行了測試與分析,通過建立反應(yīng)工藝與木材各項性能之間的相關(guān)關(guān)系,進(jìn)一步優(yōu)化了木材乙�；幚砉に�；應(yīng)用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、固態(tài)核磁共振儀(Solid-state NMR)及X射線表面光電子能譜(XPS)等一系列先進(jìn)儀器設(shè)備,深入研究了乙酰化木材的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、化學(xué)組分與基團(tuán)變化、乙�；磻�(yīng)位置及乙�；静谋砻婊瘜W(xué)結(jié)構(gòu)等的變化,系統(tǒng)分析了這些變化與乙酰化木材宏觀物理力學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系,揭示了乙�；幚硪鹉静暮暧^性能變化的微觀本質(zhì),探明了木材乙�；磻�(yīng)機(jī)理。主要研究結(jié)論如下：1.乙�；瘲钅竞驼磷铀傻脑鲋芈孰S浸漬時間的延長均呈現(xiàn)先增大后持平的趨勢,且隨反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時間的延長而逐漸增大,隨著反應(yīng)液中乙酸含量的增加呈先緩慢增大后逐漸減小的趨勢。2.乙�；幚砗�,楊木和樟子松的充脹率、抗脹率、密度均隨著增重率的增大而增大,而吸濕率、吸水率及體積濕脹率均隨增重率的增大逐漸減小。乙�；瘲钅竞驼磷铀傻目姑浡示S反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時間的延長而逐漸增大。反應(yīng)溫度120℃以上的乙�；幚頃谝欢ǔ潭壬辖档蜅钅竞驼磷铀傻膹椥阅Ａ亢涂箯潖�(qiáng)度。3.以增重率、抗脹率、彈性模量及抗彎強(qiáng)度為評價指標(biāo),優(yōu)選出適合楊木和樟子松木材的乙�；磻�(yīng)工藝為：反應(yīng)溫度100℃,反應(yīng)時間4h。在優(yōu)化工藝的條件下,經(jīng)乙酰化處理的楊木增重率達(dá)到19.2%,樟子松增重率達(dá)到22.6%,其抗脹率均達(dá)60%以上,彈性模量和抗彎強(qiáng)度與未處理材相當(dāng)。4.SEM和XRD分析結(jié)果表明,當(dāng)反應(yīng)溫度低于120℃時,乙�；幚韺δ静牡奈⒂^構(gòu)造不會產(chǎn)生破壞作用,對木材結(jié)晶度的影響也不大；但在120℃及以上溫度進(jìn)行乙�；瘯r,會引起木材細(xì)胞壁的變形、破壞,且兩種木材的結(jié)晶度相比未處理材及其他較低反應(yīng)溫度下的乙酰化處理材均明顯降低。乙�；幚砗�,楊木和樟子松木材的木質(zhì)素、α-纖維素含量均有所降低,半纖維素含量相對增多,苯-醇抽提物和熱水抽提物均有不同程度的減少。5.利用X射線表面光電子能譜、傅里葉紅外光譜、固態(tài)核磁共振揭示了木材乙�；饔脵C(jī)制。木材的乙�；磻�(yīng)主要發(fā)生在纖維素非結(jié)晶區(qū)的C—6,綜纖維素C—2、C—3、C—5,愈創(chuàng)木基木素C—6和紫丁香基木素C—4以及木質(zhì)素甲氧基等位置,其中半纖維素反應(yīng)最為明顯。乙�；鶎δ静募�(xì)胞壁的充脹作用與木材組分尤其是半纖維素中游離羥基的減少,共同構(gòu)成乙酰化木材尺寸穩(wěn)定化的機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S781.7

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本文編號：1240726