六环石改性杨木木材的制备及干燥特性研究

作     者：秋领 

作者单位：内蒙古农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于建芳

授予年度：2023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：六环石 杨木 干燥特性 水分移动 热量转移 

摘      要：随着我国经济与社会的持续发展,对木材的需求量越来越大。人工速生林资源丰富,能够满足人们日常的需求。但是速生林存在密度低、强度低与易皱缩变形等缺点,限制了速生林的应用。通过改性技术,赋予人工速生林多功能性,但在对改性材多功能化利用时存在干燥问题。改性物质的引入改变了木材孔隙结构。因此,改性材的干燥特性研究有重要意义。本研究以杨木为研究对象,以六环石粉为改性剂,采用真空加压浸渍技术,将六环石粉浸渍进木材内部,制备具有释放负氧离子功效的保健功能型木材,探究改性材的干燥特性,重点揭示六环石对木材内部水分移动及热量的影响。主要内容及结论如下:1.六环石改性杨木木材的制备。(1)选用六偏磷酸钠为分散剂,采用复合工艺制备1wt%的六环石分散液。分散后的粉体XRD、SEM、FT-IR均表明,并未改变原本的晶体结构及化学性质,粉体得到了有效分散。(2)采用真空加压浸渍的方式制备六环石改性杨木木材。制备的最佳工艺为,首先进行抽真空,真空度为-0.08MPa,然后对其进行加压处理,压力为1MPa,加压浸渍时间为2h,最后常压5min为一个循环,循环6次为最佳浸渍次数。改性材增重率及吸液率分别为18.47%、155.25%。六环石改性材全干密度和气干密度提高了30.55%、26.47%。改性材的负氧离子平均释放量达1506.95个/cm。7天和49天后平均释放量达1604.88个/cm和1739.4个/cm。2.六环石改性杨木木材的干燥基准研究。采用百度试验法对改性材的干燥特性进行了研究,结果表明:改性材初期开裂等级为3级,内裂等级为1级,截面变形等级为2级,扭曲等级为2级。确定改性材的干燥条件为:初期干球温度为60℃、初期干湿球温度差为3～25℃和干燥末期最高温度为90℃。优化其干燥基准后,终含水率是8.73%,厚度上的平均含水率偏差为1.34%,干燥速度为2级,初期开裂为2级。综合干燥质量达到2级标准。3.六环石改性杨木木材干燥过程中水分和热量研究。采用常规室干对改性材进行干燥,研究了干燥过程中水分和热量的转移规律。结果表明,(1)改性材第一阶段平均干燥速度为7.13%/h,第二阶段平均干燥速度为1.26%/h,全程平均干燥速度为3.97%/h。改性材总干燥速度比未处理材提高了1.05%/h,纤维饱和点以上提高了2.04%/h,纤维饱和点以下提高了0.25%/h。(2)改性材在含水率40%时,厚度上含水率偏差为3.59%;含水率30%时为6.01%;含水率20%时为1.1%;含水率10%时为0.21%。(3)核磁共振信号表明,改性材含水率在40%、30%和20%时内部水分状态主要是以结合水为主。改性材与未处理材相比,木材与水分结合变弱,水分容易移动。(4)改性材的远红外线9-15μm的发射率在0.25%-0.5%。改性材的表层温度升高速度快了0.5℃/h;次表层温度升高速度快了0.53℃/h;芯层温度升高速度快了0.53℃/h。