黄枝润楠木材特性的研究
作者单位:福建农林大学
学位级别:硕士
导师姓名:林金国
授予年度:2016年
学科分类:082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程]
主 题:黄枝润楠 构造特性 理化性能 表面特性及涂饰性能 耐久性
摘 要:黄枝润楠是樟科常绿乔木,其树干通直圆满,是福建省阔叶树材中经济价值最高的树种之一,已成为群众喜爱的造林和用材树种。然而,迄今为止,国内外对于黄枝润楠木材特性的研究尚未见报道,黄枝润楠木材定向培育和科学利用从理论上和生产上急需探明其木材特性这一基础性问题。本论文以黄枝润楠木材为研究对象,对其构造特性、化学特性、物理力学性质、表面特性及涂饰性能、耐久性、木材提取物抑菌效果等木材特性进行测定分析,较为系统地揭示其木材特性,为黄枝润楠木材定向培育和合理利用提供理论依据和基础数据。本论文研究的主要结论如下:(1)黄枝润楠树皮有圆形皮孔;材表特征为棱条;结构细至中,均匀,质地较轻软;木材有光泽;具微弱芳香气味;心边材区别不明显,木材为浅黄褐色;生长轮明显,呈圆形至椭圆形;轮间宽度不均匀且有浅色带。散孔材,管孔数目略少,中等,肉眼下可见至明晰;分布均匀;轴向薄壁组织肉眼下可见,为环管束状、稀疏傍管状;木射线肉眼下可见,径面可见射线斑纹。波痕和胞间道缺如。导管横切面形状以圆形、卵圆形为主,部分具多角形轮廓;以单管孔和短径列复管孔为主(通常2~4个),间或管孔团;导管分子以圆柱形和纺锤形为主;少部分导管内具侵填体;管间纹孔式互列,纹孔口内含及外展,部分合生,透镜形及椭圆形;偶见梯状纹孔。单穿孔,穿孔板倾斜明显,间有梯状穿孔;轴向薄壁组织主要为环管束状,偶见稀疏傍管状,油细胞或粘液细胞数多;壁上的纹孔为单纹孔,纹孔口均内含,圆形及椭圆形。木纤维呈长纺锤形,两端尖削,腔大,壁薄至略薄;木纤维平均长度、宽度、长宽比、腔径、双壁厚和壁腔比分别为1298.52μm、38.47μm、34.50、23.95μm、9.67μm 和 0.42;分隔木纤维可见,壁上纹孔类型与导管相同。木射线非叠生,射线组织为异Ⅲ及异Ⅱ型;单列射线甚少,高2~8细胞;多列射线宽2~3个细胞(以2列为主),高4~39细胞,多数为8~27细胞。射线-导管间纹孔式为椭圆形、刻痕状(横列),一部分类似管间纹孔式。射线细胞壁上的纹孔与轴向薄壁组织的相同;油细胞或粘液细胞数少。胞间道缺如。(2)黄枝润楠木材纤维素、戊聚糖、木质素和综纤维素的含量分别为47.22%、19.19%、20.57%和71.89%;热水、苯-醇和1%NaOH抽提物含量分别为10.95%、3.76%和21.8%;灰分含量为0.55%,pH值为5.63,呈弱酸性。黄枝润楠木材化学成分含量与同属树种广东润楠和同科树种闽楠有一定的差异。黄枝润楠木材甲醇和三氯甲烷提取液的GC-MS共鉴定出20种化学物质,甲醇提取液鉴定出8种,三氯甲烷提取液鉴定出12种,占各自总成分的百分比分别为78.43%和39.97%。(3)黄枝润楠木材基本密度为0.361~0.581g/cm3,气干密度0.494 g/cm3,木材密度中偏低。基本密度从髓心至树皮,先呈逐渐增大的趋势,后趋于稳定;木材浸泡于水中40d后趋于饱水的稳定状态,吸水率为176.3%,吸水率(y)与时间(X)之间满足方程:y=167.880-115.866*0.711X;木材弦、径向干缩系数分别是0.26%和0.13%,体积干缩系数为0.42%,差异干缩为1.97,表明黄枝润楠木材尺寸稳定性较好。木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别为45.3MPa、143.1MPa、10700MPa,属中高等级;木材综合强度值为188.4MPa,属高强度木材;强度品质系数为3829.3×105Pa,属高等材;端面、弦面和径面硬度分别是3710N、3590N和3490N,端面硬度属低级硬度水平,易于切削加工。(4)黄枝润楠木材材色 L*:67.04~68.86、a*:1.87~2.52、b*:15.25~17.59、V:5.56~5.74、H:7.02Y~7.67Y、C:3.24~3.62,为高明度、中饱和度的浅红黄色调为主的树种。平行于木材纹理的光泽度为2.29~3.63光泽度单位,垂直于木材纹理的光泽度为2.00~2.88光泽度单位。黄枝润楠木材表面自由能较大(大于70mJ·m-2),表面润湿性能较好;不同溶剂与不同砂纸粒度处理后的接触角差异较大,且θ-t均随着时间的增大而变小。木材表面粗糙度随着砂纸粒度的增大而变小,Ra:4.51~5.63μm、Rz:45.72~49.82μm、Rsm:0.15~0.20mm,Rz 的变化规律较复杂。涂饰后黄枝润楠木材材色明度降低,偏向以红色高饱和度的黄色调为主;涂饰后黄枝润楠木材的总体色差变化较小。涂饰后表面光泽度增大,且不同砂纸粒度处理的光泽度变化幅度不同。醇酸清漆涂饰后的光泽度比均下降,聚氨酯清漆涂饰后的光泽度比均增大,且醇酸清漆涂饰后的光泽度值均大于聚氨酯清漆。醇酸清漆对黄枝润楠木材的涂饰性能优于聚氨酯清漆,且两者的涂饰性能均较好。(5)黃枝润楠木