三种化学溶剂浸渍处理对柳杉和红椿木材尺寸稳定性的影响研究

发布时间：2020-05-26 23:55

【摘要】：为了探索常压状态下,浸渍处理对木材尺寸稳定的影响,本文采用1000分子量聚乙二醇(PEG)、1000分子量PEG-无水乙醇复合和水溶性乙二醛3种浸渍剂对柳杉和红椿木材进行浸渍处理,并系统的研究了两种木材的浸渍处理工艺以及浸渍处理对木材的物理力学、化学性质、内部结构、颜色和耐老化性能的影响。主要研究结果如下:(1)PEG浸渍剂对提升柳杉木材抗胀缩率的效果明显,随浸渍浓度增加而提高,30%浓度PEG的径向抗缩率和弦向抗胀率分别达到78.99%和81.94%,浓度梯度显著性P值均小于0.05,随着浸渍剂浓度的增加,木材增重率逐渐增大,最高达到114.73%,浸渍时间和浸渍温度对木材抗胀缩率的提升效果明显且较稳定,其中16h的弦向抗缩率和弦向抗胀率分别达到86.75%和85.96%,80℃的抗胀缩率均大于80%,最佳处理工艺是:水溶性PEG浸渍浓度30%,浸渍时间16h,浸渍温度80℃。(2)PEG-无水乙醇(3:7)复合浸渍剂对提升柳杉木材抗胀缩率的效果明显,浸渍时间和浸渍温度对木材抗胀缩率的提升效果明显且较稳定,其中24h的抗胀缩率均大于80%,80℃的抗胀缩率均大于79.92%,最高90.18%,最佳处理工艺是:PEG-无水乙醇(3:7)复合浸渍时间24h,浸渍温度80℃。(3)低浓度水溶性乙二醛浸渍剂对提升柳杉木材抗胀缩率的效果明显,随着浸渍剂浓度的增加,木材增重率逐渐增大,最高达到58.34%,其中10%和20%的浸渍浓度效果最好,径弦抗胀率均大于72.18%,最高91.63%,随浸渍时间变化,10%浸渍浓度的径向抗缩率效果较差,12h达到36.54%,20%浸渍浓度效果好于10%,12h的径弦抗胀率为91.63%和87.49%,高于10%的78.95%和72.18%,10%和20%的浸渍浓度均在浸渍温度60℃时,表现最好,20%浸渍浓度的径弦抗胀率达到91.63%和87.49%,最佳处理工艺是:浸渍浓度10%,浸渍时间12h,浸渍温度60℃和浸渍浓度20%,浸渍时间24h,浸渍温度60℃。(4)PEG浸渍剂对提升红椿木材抗胀缩率的有一定效果,随着浸渍剂浓度的增加,木材增重率逐渐增大,最高达到13.47%,30%浸渍浓度效果最好,弦向抗胀缩率达到50.52%和57.13%,浸渍时间12h最佳,弦向抗胀缩率达到57.74%和59.26%,浸渍温度80℃时,径弦抗缩率达到65.76%和52.75%,最佳工艺是:PEG浸渍剂浓度30%,浸渍时间12h,浸渍温度80℃。(5)PEG-无水乙醇(3:7)复合浸渍剂对提升红椿木材抗胀缩率的有一定效果,随浸渍时间增加,效果逐渐减小,在8h达到最佳,木材的抗胀缩率均大于50%,80℃时木材的径弦抗缩率达到57.24%和55.45%,最佳工艺是:PEG-无水乙醇(3:7)复合浸渍时间8h,浸渍温度80℃。(6)高浓度水溶性乙二醛浸渍剂对提升红椿木材抗胀缩率的效果明显,随着浸渍剂浓度的增加,木材增重率逐渐增大,最高达到13.53%,在40%浸渍浓度时,木材的弦向抗胀缩率达到53.99%和50.96%,在浸渍时间16h时,木材的径弦抗缩率达到62.23%和58.28%,60℃时,木材的径向抗缩率和弦向抗胀率达到47.75%和47.98%,温度梯度显著性P值均大于0.05,最佳工艺是:水溶性乙二醛浸渍剂浓度40%,浸渍时间16h,浸渍温度60℃。(7)三种浸渍剂对柳杉和红椿木材的颜色影响小,显著性P值均小于0.05,除40%乙二醛浸渍组的红椿边材颜色a*和b*变化幅度较大外,其余心边材变化幅度均小于40%乙二醛浸渍组,经老化实验后,木材明度降低,降幅在20%左右,颜色变深。(8)浸渍处理对柳杉和红椿木材的密度影响较大,密度均增加,增幅最高184.65%,最低16%,显著性P值均小于0.05,经老化实验后,浸渍处理材的密度仍比对照组大,效果明显,最佳处理工艺后的柳杉木材在弦向抗胀率上效果一致,均大于70%,红椿木材径向抗缩效果较好,最高达76.72%,经乙二醛浸渍剂处理的老化后的柳杉木材抗胀缩率较差,PEG和PEG-乙醇复合浸渍剂处理的老化后的柳杉木材的径弦抗胀率达到80%以上,经浸渍剂处理的老化后的红椿木材还能保留一定的抗胀缩率,最高达41.1%,浸渍处理后的柳杉和红椿木材以及老化材的力学性质除乙二醛浸渍组的硬度有较小增加外,与原材料相比,力学性能均为减小。(9)不同浸渍剂处理后的木材的抽出物均有提高,PEG和PEG-乙醇浸渍组显著性P值均小于0.05,其中PEG-乙醇浸渍组化学抽出物含量最高,柳杉木材的热水抽出物、乙醇抽出物和1%NaOH抽提分别是60.88%、54.68%和62.20%,红椿木材的热水抽出物、乙醇抽出物和1%NaOH抽提分别是24.75%、17.47%和33.11%。(10)电镜实验显示,PEG浸渍剂对木材的浸渍填充主要以网状结构存在,乙二醛浸渍剂对木材的浸渍填充主要以覆盖封口以及附着细胞壁的形式存在。
【图文】：

胀缩率,浸渍剂,木材,弦向

径弦向抗胀缩率，木材经浸渍处理后径弦向尺寸的变化，即浸渍处理材径弦向气干状态到绝干状态的干缩率和气干状态到饱水状态的湿胀率与素材比较，由于纵向的膨胀率或收缩率很小，一般只测定弦向或径向的膨胀率或收缩率[21]。径弦向抗胀缩率的计算公式：径弦向抗胀缩率=(Lc-Lt)/Lc×100%，式中：Lc 为未处理材径弦向的干缩湿胀率；Lt 为处理材的干缩湿胀率。2.2.5 数据分析主要利用 Excel 2010 和 SPSS 19.0 两个软件对原始数据进行相关处理。2.3 结果与分析2.3.1 溶剂类型浓度对柳杉木材尺寸的影响

浸渍剂,胀缩率,乙二醛,木材

10 0.58±0.05a1.07±0.15a0.75±0.09a1.90±0.15a30 0.22±0.06b0.88±0.02a0.37±0.07b0.53±0.06bc50 0.71±0.13a0.72±0.13ab0.19±0.02b0.27±0.08c80 0.25±0.09b0.36±0.03b0.24±0.02b0.77±0.16b表中数值表示平均值加减标准偏差(下同)由图 2-1 和表 2-4 可知，不同浓度 PEG 浸渍剂对柳杉木材的尺寸稳定性提高都具定效果，，径向抗缩率最高 78.99%，最低 43.18%，弦向抗缩率最高 85.10%，最低63%，径向抗胀率最高79.61%，最低22.34%，弦向抗胀率最高81.94%，最低37.91%浓度之间木材的干缩湿胀率差异性显著（P径向干缩率=0.004，P弦向干缩率=0.002，P径向湿胀率P弦向湿胀率=0）。其中30%和80%浓度的PEG浸渍剂效果相对较好，弦向抗缩率最高达到85.10% 30%浓度 PEG 浸渍剂在弦向抗缩率和径向抗胀率的效果上比 80%略低，但弦向率和径向抗缩率均比 80%效果好，而且综合浸渍质量和成本因素考虑，PEG 浸浓度以 30%为最佳。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S781

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