高溫?zé)崽幚碜鳛橐豁椃浅Ｖ匾哪静母男约夹g(shù),是改善木材尺寸穩(wěn)定性和耐久性的有效手段之一。高溫?zé)崽幚硪鹉静幕瘜W(xué)組分與多尺度孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,進(jìn)而改變木材的吸濕性和吸水性。然而,前人關(guān)于高溫?zé)崽幚砟静奈鼭裥院臀缘难芯坎⑽吹贸鲆恢碌淖兓?guī)律,吸濕性和吸水性與木材化學(xué)組分及多尺度孔隙結(jié)構(gòu)的響應(yīng)關(guān)系尚未系統(tǒng)構(gòu)建。為此,本文以人工林杉木（Cunninghamia lanceolata[Lamb.]Hook.）為研究對象,在以蒸汽為介質(zhì)兼作保護(hù)氣體,溫度160℃、180℃、200℃及220℃,處理時間2 h條件下對木材進(jìn)行高溫?zé)崽幚怼＝柚喾N表征手段,研究了熱處理前后木材吸濕性和吸水性的變化規(guī)律,并對熱處理木材化學(xué)組成及孔隙結(jié)構(gòu)的變化情況進(jìn)行了分析。通過探討高溫?zé)崽幚聿奈鼭裥院臀宰兓c其化學(xué)成分和孔隙結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系,揭示了高溫?zé)崽幚韺δ静奈鼭裥院臀缘挠绊憴C理。本論文試驗條件下得出的主要結(jié)論如下:1.動態(tài)水蒸氣吸附測試結(jié)果表明,高溫?zé)崽幚頉]有改變木材吸濕等溫線類型,且在當(dāng)前濕度條件下各試樣均不存在明顯的毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象;溫度25℃、相對濕度30%、60%和95%條件下,對照材、160℃、... 

【文章來源】：中國林業(yè)科學(xué)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

論文技術(shù)路線圖

第二章高溫?zé)崽幚韺δ静奈鼭裥缘挠绊?7圖2-1對照材及高溫?zé)崽幚聿脑嚇拥奈馕葴鼐�Figure2-1Adsorptionanddesorptionisothermsofuntreatedandheat-treatedChinesefirwood.并不存在明顯的毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象。Thygesen等（2010）在對挪威云杉（Piceaabies(L.)Karst.）的研究中也指出，在低于纖維飽和點的情況下，木材吸濕過程中的毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象對木材的平衡含水率無明顯貢獻(xiàn)。由于II型吸附等溫線的特點是在低相濕度條件下主要為單分子層吸附，隨著相對濕度的升高逐漸出現(xiàn)第二層吸附及多層吸附。因此，通過上述結(jié)果可以推斷，高溫?zé)崽幚韺δ静奈鼭襁^程中的單分子層吸附及多分子層吸附應(yīng)均存在影響。但是多分子層吸附是在單分子層基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，高溫?zé)崽幚韺δ静奈鼭裥缘挠绊憫?yīng)主要是因其使木材細(xì)胞壁組分中具有吸濕性的基團(tuán)數(shù)量減少，使吸著位點減少而降低了單分子層水分吸附量，進(jìn)而也降低了多分子層吸附量（Oleketal.，2013）。此外，Phuong等人（2007）對木材熱處理前后有效羥基數(shù)量的變化進(jìn)行定量分析后發(fā)現(xiàn)，木材內(nèi)羥基數(shù)量隨著熱處理強度的增加而減少，有效羥基數(shù)量的變化與木材吸濕性的變化呈正相關(guān)。然而，Rautkari等（2013）的研究得出了與之相矛盾的結(jié)論，因此，有效羥基數(shù)量的變化可能只是影響高溫?zé)崽幚聿奈鼭裥缘囊蛩刂弧Ｈ缜八�，除了吸濕基團(tuán)數(shù)量發(fā)生變化外，熱處理過程中木質(zhì)素交聯(lián)，纖維素結(jié)晶度發(fā)生變化等均可能對木材的吸濕性產(chǎn)生影響。因此，高溫?zé)崽幚斫档湍静奈鼭裥缘脑蛐枰诤罄m(xù)分析中作進(jìn)一步探討。為了探討不同相對濕度條件下對照材及高溫?zé)崽幚聿脑嚇拥奈鼭衿胶夂什町�，選取了相對濕度為30%、60%、95%三個條件下的試樣平衡含水率進(jìn)行了分析，解析在低、中、高三種相對濕度條件木材平衡含水率受熱處理溫度的?

第二章高溫?zé)崽幚韺δ静奈鼭裥缘挠绊?0圖2-2對照材及高溫?zé)崽幚聿脑嚇拥钠胶夂试鲩L值與下降值Figure2-2EMCincrementanddecrementofuntreatedandheat-treatedChinesefirearlywood相對濕度條件下的吸附量均大于熱處理材。隨著相對濕度的升高，木材內(nèi)部開始形成多分子層吸附且逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。在相對濕度高于60%后，各試樣的EMC增長值的變化幅度均明顯變大，其原因應(yīng)是半纖維素軟化所致。室溫條件下，半纖維素在相對濕度為65%-70%的范圍內(nèi)開始軟化，細(xì)胞壁無定形物質(zhì)在較高的相對濕度下發(fā)生玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化可能會對木材的吸濕行為產(chǎn)生顯著影響（丁濤等，2016）。由于細(xì)胞壁中的無定形物質(zhì)由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，模量由高變低使其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的剛性變?nèi)酰蠓肿渔溨g黏性的下降致使相對滑移更加容易，從而出現(xiàn)更多的水分吸著位點，最終導(dǎo)致吸濕量明顯變大（Engelundetal.，2010；2012）。這一階段，對照材與160°C處理材的EMC增長值的變化幅度相近，高于180°C和200°C處理材，220°C處理材EMC增長值的變化幅度最校根據(jù)前文的解釋，高溫?zé)崽幚砜赡軙䦟?dǎo)致木材細(xì)胞壁剛度增加，進(jìn)而增加大分子鏈之間發(fā)生相對滑移的難度，從而因滑移產(chǎn)生的吸著位點數(shù)量也會減少。熱處理溫度越高對細(xì)胞壁剛度的影響越明顯，因此這一階段各試樣EMC增長值的變化幅度隨熱處理溫度升高逐漸降低。由于試驗的最后階段相對濕度增加的步長為5%，而此前的試驗過程相對濕度的變化步長為10%，所以在圖中觀察到在最后階段EMC的增長值減校圖2-2右側(cè)部分所示為解吸過程中不同相對濕度條件下對照材及高溫?zé)崽幚聿脑嚇拥钠胶夂氏陆抵�。由圖可知，隨著相對濕度降低，各試樣的EMC下降值均基本呈現(xiàn)

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博士論文
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本文編號：3132649