木材改性之熱改性(木材熱處理)
木材改性是改進(jìn)木材性質(zhì)的工藝過程,它用化學(xué)、生物或物理介質(zhì)作用于木材,使木材在服務(wù)周期中,人們所希望的性質(zhì)得到加強(qiáng)。此外,改性木材本身在服務(wù)周期中應(yīng)該是無毒的,并且在使用中或使用周期結(jié)束后也不釋放任何毒性物質(zhì)。
木材改性的方法
木材化學(xué)改性:化學(xué)反應(yīng)物與木材細(xì)胞壁聚合物羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致反應(yīng)物與木材基質(zhì)之間生成共價(jià)鍵
木材熱改性:對(duì)木材加熱,導(dǎo)致木材成分的一定程度的降解,從而使木材性質(zhì)產(chǎn)生所希望的改善
木材表面改性:采用化學(xué)、物理或生物(酶)試劑施加于木材表面,以獲得所希望的性能改善。
木材浸漬改性:用惰性材料(浸漬劑)填充木材基質(zhì),以便獲得所希望的性能改變。
木材壓密化改性:先對(duì)木材汽蒸或熱水煮,使其軟化,然后在熱壓機(jī)上將木材熱壓到指定厚度,從而改善木材密度和強(qiáng)度。
木材熱改性的機(jī)理(木材炭化)
熱改性是迄今為止木材改性的方法中,工業(yè)化推廣應(yīng)用最成功、經(jīng)濟(jì)效益最顯著的木材改性方法。
木材是由半纖維、纖維素、木素和少量抽提物組成。半纖維素耐熱性能較差,在高溫作用下首先降解,生成游離的乙酸、甲酸、甲醇,而釋放的有機(jī)酸作為一種催化劑又加速了半纖維素及纖維素?zé)o定形區(qū)的降解,因而木材中吸濕性羥基顯著減少,使木材的吸濕性降低,尺寸穩(wěn)定性增加。又隨著纖維素?zé)o定形區(qū)的降解,從而增加了結(jié)晶區(qū)的比例,這也降低了木材的吸濕性,增加了尺寸穩(wěn)定性。此外,熱處理過程中,木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加也增加了尺寸穩(wěn)定性。
熱改性材生物耐久性的改善是由于以下幾個(gè)原因
-木材熱降解過程中,生成乙酸、甲酸等酸性物質(zhì),這使熱處理材中腐朽菌的代謝過程受到影響,從而增強(qiáng)了耐腐性。
-木材熱降解過程中,生成了多種酚類化合物,香草醛能阻止或延緩腐朽菌的生長。
-纖維素結(jié)晶區(qū)比例的增加,限制或延緩了非酶的氧化劑對(duì)纖維素長分子鏈的降解及可溶的低聚糖或單糖對(duì)木材細(xì)胞腔的擴(kuò)散。
-木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加,阻礙了非酶的氧化劑的反應(yīng)以及木素分解酶對(duì)木素的降解。
-熱改性材吸濕性及吸水性的降低,也不利于腐朽菌的寄生和繁殖。
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