热处理马尾松材霉变机制及纳米铜防霉研究

发布时间：2020-05-12 16:12

【摘要】：热处理木材是一种环保无化学添加剂的材料,具有良好的尺寸稳定性、耐腐性能和视觉品质,但易长霉,限制了其应用。针对热处理木材的霉变问题,本研究从热处理木材的糖分、pH值、吸湿性出发,研究其霉变的发生机制,提出用药剂将木材预处理后再进行高温热处理,从而获得较好的木材防霉处理工艺。主要研究结论如下:1)研究了高温热处理木材的还原糖和pH值。热处理木材还原糖含量比素材要高7.1%-86.0%,热处理含铜材的还原糖含量比素材低11.1%-33.8%。热处理木材的pH值在4.38-5.10之间,热处理含铜材的pH值在6.63-7.12之间。热处理含铜材减少还原糖含量,提高pH值,能有效降低霉菌的发生。2)研究了热处理木材的吸湿特性。未处理材的比表面积最大为12.09m2/g,木材经高温热处理后,木材的比表面积均低至8.73 m2/g;随热处理温度升高,其表面的接触角越大,最大为90.078度。用W来表征木材的吸水量,随着热处理温度的提高,马尾松热处理材的吸水量降低,吸水量最低的是220℃处理5h的马尾松热处理材,其值为20303.0;含铜马尾松热处理材吸水量最少的是220℃处理5h,其值为15155.39。3)系统研究了不同处理方法对热处理木材防霉效力的影响。在抽提热处理木材方面,乙醇与苯混合液、热水、10g·kg-1 HCl依次对应抽提经180℃、200℃、220℃处理2h马尾松木材的霉变防治效力均为33.25%;在加热浸渍预处理木材方面,SGB浸渍预处理马尾松木材后以180-220℃分别处理1-5h,最高霉变防治效力为41.70%,热处理条件为200℃/1h;5%硼砂浸渍预处理马尾松木材后以180-220℃分别处理1-5h,最高霉变防治效力为25.00%,热处理条件为180℃/1h。4)探讨了纳米铜在热处理木材防霉中的作用机制。含铜马尾松处理材经过220℃/3h以上条件高温热处理后,经XPS、XRD表征分析结果表明,木材内生成纳米铜,获得的木材霉变防治效力高达90%以上。5)研究并分析了含铜热处理材对几种霉菌的防治效力。含铜量为6.35%的热处理木材对蓝变菌、黑曲霉和桔青霉的霉变防治效力最佳,对蓝变菌和黑曲霉的霉变防治效力可达100%,对桔青霉的霉变防治效力达75%,但对绿色木霉没有防治效力。6)对比研究了含铜热处理马尾松木材不同位置对霉菌的防治效力。热处理含铜马尾松木材0mm-5mm的霉变防治效力为66.75%-100%;5mm-10mm层的霉变防治效力达到100%,10mm-15mm层的霉变防治效力为91.75%-100%。
【图文】：

木材,样品

２．１．３试验方法逡逑２．１．３．１木材样品处理逡逑在真空加压处理前，规格为５０ｍｍ邋（纵向）Ｘ２０邋ｍｍＸ邋５邋ｍｍ木材边材试样（如图２－１）逡逑放置在６０邋°Ｃ的烘箱内至恒质量。将木材试样浸渍到含铜溶液中，保持真空状态下表压力逡逑为－０．０９ＭＰａ，时间为３０ｍｉｎ后，再以１．５ＭＰａ保压４０ｍｉｎ后取出。继续放置在６０邋°Ｃ的烘逡逑箱内烘至恒定质量。依据翻倍增重率法优选２３块／组达到完全渗透的木材试样进行热处理，逡逑以便进行总糖、还原糖和ｐＨ值的检测。逡逑图２－１木材样品逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｗｏｏｄ邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑２．１．３．２马尾松木材的热处理逡逑主要热处理过程：（１）将马尾松木材放入热处理罐内，搁置在铁丝网上。（２）关闭逡逑热处理罐罐门，并检查其他阀门的关闭状况，应保证其他阀门也处于闭合状态。（３）设定逡逑蒸汽发生器的压力２００ｋＰａ，水蒸汽热处理压力ｌＯＯｋＰａ邋（大气压下），处理时间２０ｍｉｎ，逡逑排掉热处理罐内的氧气。（４）关闭蒸汽热处理，开启电热热处理，设定热处理温度到目标逡逑温度

糖分,含铜量,总糖含量,马尾松

Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｓｕｇａｒ邋ｏｆ邋Ｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｅｄ邋ｍａｓｓｏｎ邋ｐｉｎｅ邋ａｎｄ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｇｒｏｕｐ逡逑２．２．１．２热处理含铜马尾松木材的糖分变化逡逑由图２－３可知，除经热处理的素材和含铜４．３８％的浸渍材的总糖含量高于未处理材的逡逑总糖含量之外，其它含铜热处理材的总糖与还原糖含量都低于未处理材的总糖与还原糖含逡逑量。在２２０°Ｃ条件下，热处理材中的总糖含量先减少后增加，热处理材中的还原糖含量也逡逑是先减少后增加。热处理条件都为２２０°Ｃ、３ｈ，含铜量为４．３８％的马尾松热处理木材总糖含逡逑量较对照材增加了邋２６．０％，含铜量为５．３５％的马尾松热处理木材总糖含量较对照材减少了逡逑３０．８％，含铜量为６．３５％的马尾松热处理木材总糖含量较对照材减少了邋４３．４％，含铜量为逡逑７．７０％的马尾松热处理木材总糖含量较对照材减少了邋４８．７％，，含铜量为８．７０％的马尾松热处逡逑理木材总糖含量较对照材减少了邋２６．６％；含铜量为４．３８％的马尾松热处理木材还原糖含量逡逑较对照材减少了邋１１．１％，含铜量为５．３５％的马尾松热处理木材还原糖含量较对照材减少了逡逑２６．４％
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S781.72

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