高温热处理对木材水蒸气吸附动态的影响机制研究
发布时间：2021-06-24 08:12
木材高温热处理技术使得半纤维素和纤维素非结晶区内吸湿性羟基数量减少,木材的吸湿性降低,尺寸稳定性和耐腐性能提高。该技术属于物理改性技术,对环境无害,应用广泛。但是国内外对于热处理木材水蒸气吸附机理方面的基础研究缺乏,针对这一现象,本研究旨在分析热处理杨木和辐射松水蒸气吸附机理,从分子层面解释热处理木材吸湿性降低和品质提升的根本原因。本文在200℃高温、氮气保护下,对杨木和辐射松进行热处理,时间梯度分别为4h、8h、12h和24h,以未处理木材为对照组,热处理木材为改性组。测试热处理后杨木和辐射松动态吸湿解吸过程中含水率,吸湿滞后现象变化,解吸过程中单位质量热流量与吸热量变化等,分析高温热处理不同时间梯度对杨木和辐射松木材水蒸气动态吸附性能的影响。研究结果如下:高温热处理中半纤维素的降解使得木材的失重率增加,热处理24h杨木失重率为14.5%,辐射松为8.6%;不同相对湿度饱和盐溶液中吸湿时,热处理木材的含水率和径、弦向尺寸变化率均小于对照组,且含水率和尺寸变化率随着热处理时间的延长而下降;解吸过程中,含水率从饱水到平衡状态,下降速率先大后小。在95%相对湿度下,杨木和辐射松对照组的平衡...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素的降解过程示意图（来源于文献[55]
图 1-2 半纤维素的降解过程示意图（来源于文献[55]）ypical example for degradation process of hemicellulose (fro温和的热处理手段（温度为115℃）不会改变木材温度超过180℃时，会显著地增加微孔的尺寸以及理之后，其尺寸稳定性增加，但是具体的效果取决理木材的吸湿性显著地下降，下降的程度与热处的保护介质也会影响热处理木材的吸附行为[5]。热因为热处理木材羟基含量下降[62]。木材颜色的改变与热处理工艺、结晶度、聚合度以理初期，木材的结晶度增大，随着热处理时间的延- 9 -
处理前后颜色变化热处理前后试件的扫描图片-3 为杨木和辐射松热处理前后的扫描图片。 2-3 所示，经 200℃热处理之后，杨木的颜色由米黄色逐渐加深变为色由浅咖色变为深褐色，木材颜色加深的主要原因是木质素在热处理增加，木质素中的松柏醛基和木质素氧化产生醌类化合物导致试件半纤维素和纤维素在热处理过程中发生热降解，大量的羟基氧化为羰深了木材的颜色。 2-3.b 可以看出，辐射松木材在 200℃温度条件下热处理时，选择 8h后木材的纹理较为清晰，可仿名贵木材。0h 4h 8h 12h 24ha: 杨木0h 4h 8h 12h 24h
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材高温热处理技术研究现状[J]. 温世龙,朱代根,胡本清. 林业机械与木工设备. 2016(02)
[2]基于热重红外联用和分布活化能模型的樟子松热解机理研究[J]. 马中青,徐嘉炎,叶结旺,张齐生. 西南林业大学学报. 2015(03)
[3]木材热处理研究现状与发展前景[J]. 马灵飞,刘嵘,方群,何理辉,赵泽人. 林业科技开发. 2014(05)
[4]高温热处理对木材力学性能的影响[J]. 陈康乐,冯德君,张英杰,赵泾峰,胡耀华. 西北林学院学报. 2013(05)
[5]热处理圆盘豆木材的热分析研究[J]. 史蔷,鲍甫成,江京辉,黄荣凤,赵有科. 木材加工机械. 2012(02)
[6]木材热处理工艺研究进展[J]. 陈泽君,王勇,邓腊云,马芳,范友华. 湖南林业科技. 2012(02)
[7]高温热处理对木材强度影响的研究进展[J]. 江京辉,吕建雄. 南京林业大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]采用X射线扫描法测量木材含水率的初步研究[J]. 余乐,吕建雄,李贤军,徐金梅,郝晓峰,蒋佳荔. 中南林业科技大学学报. 2012(01)
[9]热处理木材吸湿性及尺寸稳定性研究[J]. 冯德君,赵泾峰. 西北林学院学报. 2011(02)
[10]高温热处理落叶松木材尺寸稳定性及结晶度分析表征[J]. 孙伟伦,李坚. 林业科学. 2010(12)
博士论文
[1]蒸汽介质热处理木材性质及其强度损失控制原理[D]. 曹永建.中国林业科学研究院 2008
[2]吸着·解吸过程中水分与木材之间的相互作用[D]. 曹金珍.北京林业大学 2001
硕士论文
[1]热处理对柚木木材主要化学组分及其结构的影响[D]. 李明玉.中国林业科学研究院 2015
[2]马尾松木材高温常压热处理工艺研究[D]. 孙会.浙江林学院 2009
[3]高温热处理杉木木材的工艺及性能研究[D]. 程大莉.南京林业大学 2007
本文编号：3246734
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素的降解过程示意图（来源于文献[55]
图 1-2 半纤维素的降解过程示意图（来源于文献[55]）ypical example for degradation process of hemicellulose (fro温和的热处理手段（温度为115℃）不会改变木材温度超过180℃时，会显著地增加微孔的尺寸以及理之后，其尺寸稳定性增加，但是具体的效果取决理木材的吸湿性显著地下降，下降的程度与热处的保护介质也会影响热处理木材的吸附行为[5]。热因为热处理木材羟基含量下降[62]。木材颜色的改变与热处理工艺、结晶度、聚合度以理初期，木材的结晶度增大，随着热处理时间的延- 9 -
处理前后颜色变化热处理前后试件的扫描图片-3 为杨木和辐射松热处理前后的扫描图片。 2-3 所示，经 200℃热处理之后，杨木的颜色由米黄色逐渐加深变为色由浅咖色变为深褐色，木材颜色加深的主要原因是木质素在热处理增加，木质素中的松柏醛基和木质素氧化产生醌类化合物导致试件半纤维素和纤维素在热处理过程中发生热降解，大量的羟基氧化为羰深了木材的颜色。 2-3.b 可以看出，辐射松木材在 200℃温度条件下热处理时，选择 8h后木材的纹理较为清晰，可仿名贵木材。0h 4h 8h 12h 24ha: 杨木0h 4h 8h 12h 24h
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材高温热处理技术研究现状[J]. 温世龙,朱代根,胡本清. 林业机械与木工设备. 2016(02)
[2]基于热重红外联用和分布活化能模型的樟子松热解机理研究[J]. 马中青,徐嘉炎,叶结旺,张齐生. 西南林业大学学报. 2015(03)
[3]木材热处理研究现状与发展前景[J]. 马灵飞,刘嵘,方群,何理辉,赵泽人. 林业科技开发. 2014(05)
[4]高温热处理对木材力学性能的影响[J]. 陈康乐,冯德君,张英杰,赵泾峰,胡耀华. 西北林学院学报. 2013(05)
[5]热处理圆盘豆木材的热分析研究[J]. 史蔷,鲍甫成,江京辉,黄荣凤,赵有科. 木材加工机械. 2012(02)
[6]木材热处理工艺研究进展[J]. 陈泽君,王勇,邓腊云,马芳,范友华. 湖南林业科技. 2012(02)
[7]高温热处理对木材强度影响的研究进展[J]. 江京辉,吕建雄. 南京林业大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]采用X射线扫描法测量木材含水率的初步研究[J]. 余乐,吕建雄,李贤军,徐金梅,郝晓峰,蒋佳荔. 中南林业科技大学学报. 2012(01)
[9]热处理木材吸湿性及尺寸稳定性研究[J]. 冯德君,赵泾峰. 西北林学院学报. 2011(02)
[10]高温热处理落叶松木材尺寸稳定性及结晶度分析表征[J]. 孙伟伦,李坚. 林业科学. 2010(12)
博士论文
[1]蒸汽介质热处理木材性质及其强度损失控制原理[D]. 曹永建.中国林业科学研究院 2008
[2]吸着·解吸过程中水分与木材之间的相互作用[D]. 曹金珍.北京林业大学 2001
硕士论文
[1]热处理对柚木木材主要化学组分及其结构的影响[D]. 李明玉.中国林业科学研究院 2015
[2]马尾松木材高温常压热处理工艺研究[D]. 孙会.浙江林学院 2009
[3]高温热处理杉木木材的工艺及性能研究[D]. 程大莉.南京林业大学 2007
本文编号：3246734
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