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热改性工艺对欧洲赤松化学成分变化及耐腐性的影响

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北京林业大学学报 2022年第2期44卷 123-130页

作者：柯美慧王望曹金珍木质材料科学与应用教育部重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】为了探究热改性温度和压力条件对欧洲赤松(Pinus sylvestris)化学成分变化及耐腐性的影响规律,进而揭示热改性工艺、化学成分变化和木材耐腐性之间的响应机制。【方法】在不同温度(150、180、210℃)、加压或常压条件下对欧洲赤... 详细信息

【目的】为了探究热改性温度和压力条件对欧洲赤松(Pinus sylvestris)化学成分变化及耐腐性的影响规律,进而揭示热改性工艺、化学成分变化和木材耐腐性之间的响应机制。【方法】在不同温度(150、180、210℃)、加压或常压条件下对欧洲赤松边材进行热改性,分析热改性前后抽提物、木质素、综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数的变化。以密黏褶菌为试验菌种,研究热改性木材在腐朽过程中化学成分的变化,并采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对其微观形貌进行表征。【结果】热改性温度越高,欧洲赤松质量损失率越高;热改性过程中抽提物和木质素质量分数上升,综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数降低;在同一温度下,加压条件比常压条件下热改性质量损失率和化学成分变化更为显著。与常压热改性相比,加压热改性材耐腐性较好,且温度越高,耐腐性越强。加压180℃腐朽12周后质量损失率为18.8%,耐腐等级为Ⅱ级(耐腐);加压210℃腐朽12周后质量损失率为8.4%,耐腐等级为Ⅰ级(强耐腐)。腐朽过程中,耐腐性能无明显变化的常压150℃、加压150℃和常压180℃热改性材与对照组的化学成分变化趋势相似,随着腐朽时间的延长,综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数持续下降,木质素质量分数持续上升。常压210℃、加压180℃和加压210℃热改性材的木质素质量分数变化不明显,综纤维素和α-纤维素的降解速度明显变慢。【结论】热改性过程中不同的温度和压力对木材的化学成分变化和耐腐性产生不同程度的影响。温度较高且加压的热改性条件会增加热改性过程中半纤维素和α-纤维素的降解,综纤维素质量分数大幅下降,抽提物、木质素质量分数大幅上升。热改性后综纤维素的减少使得褐腐真菌对木材的降解程度降低,降解速度变慢,木质素、抽提物质量分数的上升又对真菌进一步降解细胞壁成分具有一定的抑制作用,从而提升热改性材的耐腐性。

关键词：欧洲赤松热改性工艺化学成分耐腐性

不同湿热环境下热改性木材的化学组分变化及耐腐性

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不同湿热环境下热改性木材的化学组分变化及耐腐性

作者：柯美慧北京林业大学

学位级别：硕士

热改性是将木材在高温(一般为150～240℃)及一定介质(饱和水蒸气、惰性气体等)条件下进行的改性处理,在改性过程中,木材的化学组分发生变化,从而影响木材的耐腐性。本研究在不同温度(150、180、210℃)、常压(开放系统)或加压(密闭系统,... 详细信息

热改性是将木材在高温(一般为150～240℃)及一定介质(饱和水蒸气、惰性气体等)条件下进行的改性处理,在改性过程中,木材的化学组分发生变化,从而影响木材的耐腐性。本研究在不同温度(150、180、210℃)、常压(开放系统)或加压(密闭系统,压力为饱和蒸汽压)条件下对欧洲赤松(Pinus sylvestris)进行热改性,探究温度和压力对木材热改性材化学成分变化的影响,并用密黏褶菌(Gloeophyllum trabeum)对热改性材进行腐朽,比较其耐腐性及在腐朽过程中热改性材的化学成分变化情况,揭示热改性工艺、化学成分和耐腐性之间的影响规律。主要研究结果如下:(1)热改性温度越高,木材质量损失率越高;热改性过程中抽提物和木质素相对质量分数上升,综纤维素相对质量分数降低;在同一温度下,加压比常压条件热改性质量损失率及化学成分变化更为显著,与相同温度下的常压热改性材相比,加压180℃和加压210℃条件下热改性材的综纤维素、α-纤维素和半纤维素的降解更为显著,木质素相对质量分数剧烈上升,说明封闭加压环境促进木材中综纤维素的降解,降解产物与木质素发生交联反应;脱木质素后加压热改性,木材在热改性过程中的质量损失率和化学成分变化进一步增大。(2)150℃、180℃常压热改性边材的耐褐腐性变化不明显,腐朽12周后,耐腐等级为Ⅲ级(稍耐腐);加压180℃和210℃热改性材耐腐性显著提升,试材表面菌丝明显减少,耐腐等级分别达到达Ⅱ级(耐腐)和Ⅰ级(强耐腐);热改性质量损失率较高、综纤维素相对质量分数较低、木质素相对质量分数较高的热改性材具有较好的耐腐性。心材腐朽12周后,耐腐等级为Ⅰ级(强耐腐),说明欧洲赤松的心材具有良好的耐腐性;热改性后心材耐腐等级下降为Ⅱ级(耐腐)。(3)脱除抽提物的边材耐褐腐性上升,热改性后,抽提物相对质量分数大幅上升的木材具有较好的耐腐性,变化规律与未脱除抽提物的木材一致。脱除木质素的木材耐腐性下降,并且热改性过程中,木质素大幅上升的木材具有很强的耐腐性,说明热改性过程中木质素相对质量分数的提升有助于木材耐腐性的提升。

关键词：欧洲赤松热改性湿热环境化学成分耐腐性

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微胶囊木材防腐剂制备及其对木材耐腐性研究

微胶囊木材防腐剂制备及其对木材耐腐性研究

作者：闫泽耀西北农林科技大学

学位级别：硕士

我国的森林可采资源十分有限,木材的供需矛盾也十分突出,因此延长木材的使用寿命便成了缓解木材供需矛盾的一种方法,而木材防腐剂的使用可以提高木材的使用寿命。但是,目前市面上常见的木材防腐剂会对自然环境和人类健康造成威胁。因此... 详细信息

我国的森林可采资源十分有限,木材的供需矛盾也十分突出,因此延长木材的使用寿命便成了缓解木材供需矛盾的一种方法,而木材防腐剂的使用可以提高木材的使用寿命。但是,目前市面上常见的木材防腐剂会对自然环境和人类健康造成威胁。因此,近些年人们开始致力于天然环保木材防腐剂的研发工作。植物源有机物具有良好的抑菌性能,但是其在木材中抗流失性能较差。本研究旨在通过微胶囊技术,制备具有良好抗流失性和抑菌性的木材防腐剂。分别使用杨木加工剩余物制备杨木热处理抽提物/Si O微胶囊(PSM)、香草醛/Si O微胶囊(VSM)。研究两种微胶囊木材防腐剂的形态结构、与木材的连接方式、对白腐菌-采绒革盖菌(Trametes versicolor)和褐腐菌-密粘褶菌(Gloephyllum trabeum)的抑菌机理、在木材中的抗流失性能、耐腐性能。本论文主要研究结果如下:(1)以杨木热处理材提取物为芯材、Si O为壁材,成功制备了杨木热处理抽提物/Si O微胶囊(PSM)。通过扫描电子显微镜的观察,p H=4.5环境下制备的PSM赋予杨木良好的抗流失性能和耐腐性;同时与杨木素材相比,改性杨木的抗弯弹性模量和抗弯强度略有上升。(2)以香草醛为芯材、Si O为壁材,成功制备了香草醛/Si O微胶囊(VSM)。VSM具有完整的核-壳结构,平均粒径为0-0.6μm;流失试验前后VSM改性杨木的FTIR谱图在3435 cm处-OH的蓝移表明VSM与木材之间可以通过氢键连接固定,抗流失性能得到提高。被白腐菌和褐腐菌腐朽后,p H=4反应环境下制备的VSM乳液改性杨木试件具有良好的耐腐性;同时VSM提高了改性杨木的抗弯弹性模量和抗弯强度,经VSM改性后杨木的抗弯弹性模量和抗弯强度分别提高17.48%和34.72%。(3)VSM主要通过影响白腐菌中的纤维素酶(内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶)、半纤维素酶、木质素酶活性达到阻碍其生长发育的目的;PSM主要通过影响白腐菌中的纤维素酶(外切纤维素酶)、半纤维素酶、木质素酶活性达到阻碍其生长发育的目的。VSM仅对褐腐菌中纤维素酶(内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶)活性有明显抑制作用;PSM主要抑制褐腐菌中纤维素酶(内切纤维素酶、β-葡萄糖苷酶)活性。(4)PSM和VSM均能抑制两种真菌的呼吸代谢。在15 min的测定时间内,经浓度为5 mg/m L的VSM和PSM处理后白腐菌和褐腐菌溶解氧消耗量均低于对照组。(5)PSM和VSM均可以通过破坏木腐菌细胞膜的方式达到耐腐的目的。与对照组相比,经过两种微胶囊PSM和VSM处理后两种真菌的电导率均增大,表明细胞膜通透性增大;同时,其细胞膜内核酸和可溶性蛋白的泄漏量均由于两种微胶囊及其组成成分的存在而增加。结果表明,使用微胶囊技术,分别以杨木热处理材提取物和香草醛两种具有不同抑菌能力的物质作为芯材,以Si O为壁材制备的两种木材防腐剂PSM和VSM,在提高木材防腐剂抗流失性能和耐腐性能方面具有良好的应用前景。

关键词：木材防腐微胶囊热处理材提取物香草醛抗流失性耐腐性

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农作物支撑用防腐竹材的耐腐性试验

林业科技开发 2013年第5期27卷 78-80页

作者：曾武黎建伟黄仁基黎向农李家宇林锦容广东省高州市林业科学研究所广东高州525200

将木材防腐剂CCA处理后的竹材用作农作物支撑材使用,5 a后抽查,竹材外观完好无损,竹材中的头部载药量降低率为0.125%,尾部的为0.187%,土壤含砷量为1.052 mg/kg,即对土壤没有造成不良污染。对比未处理材,CCA处理后竹材的使用寿命延长了3... 详细信息

将木材防腐剂CCA处理后的竹材用作农作物支撑材使用,5 a后抽查,竹材外观完好无损,竹材中的头部载药量降低率为0.125%,尾部的为0.187%,土壤含砷量为1.052 mg/kg,即对土壤没有造成不良污染。对比未处理材,CCA处理后竹材的使用寿命延长了3倍以上,不仅减少了竹材消耗量,而且降低了农业生产中使用竹材的成本,增加了农民的收入。

关键词：防腐处理竹材支撑用材耐腐性

不同树种木粉/PVC复合材料天然耐腐性对比研究

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林产工业 2016年第2期43卷 13-17页

作者：徐开蒙冯静施庆珊李凯夫涂登云西南林业大学材料工程学院 Guangdong Institute of Microbiology State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern ChinaGuangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application 华南农业大学材料与能源学院

选用5种不同树种木粉与PVC制备木塑复合材料,通过人工模拟加速试验对比研究不同组别复合材料对采绒革盖菌和绵腐卧孔菌的天然耐腐性差异,采用扫描电镜(SEM)和水分吸附测试深入分析腐朽菌对复合材料微观形貌及界面结合的影响,结果表明:... 详细信息

选用5种不同树种木粉与PVC制备木塑复合材料,通过人工模拟加速试验对比研究不同组别复合材料对采绒革盖菌和绵腐卧孔菌的天然耐腐性差异,采用扫描电镜(SEM)和水分吸附测试深入分析腐朽菌对复合材料微观形貌及界面结合的影响,结果表明:不同组别复合材料对彩绒革盖菌耐腐性排序为:杉木/PVC>马尾松/PVC>白千层/PVC>枫香/PVC>尾巨桉/PVC复合材料;对绵腐卧孔菌耐腐性排序为:杉木/PVC>尾巨桉/PVC、白千层/PVC、马尾松/PVC>枫香/PVC复合材料。腐朽菌菌丝可通过木粉和PVC树脂界面结合空隙处进入试样内部进行侵蚀,从而降低复合材料间的界面结合,使其水分吸附率明显增加。

关键词：木塑复合材料木粉采绒革盖菌绵腐卧孔菌耐腐性

硅烷偶联剂对水杨酸/二氧化硅微胶囊改性杨木耐腐性的影响

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林产工业 2021年第5期58卷 54-59页

作者：王湘茹曾飞扬吕嘉宇乔宇欣闫丽西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

为探究不同硅烷偶联剂对水杨酸/二氧化硅微胶囊的性能及其改性杨木耐腐性的影响,分别制备了添加KH550、KH560、KH570硅烷偶联剂的水杨酸/二氧化硅微胶囊,并采用真空-加压法浸注改性杨木。通过流失试验、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱... 详细信息

为探究不同硅烷偶联剂对水杨酸/二氧化硅微胶囊的性能及其改性杨木耐腐性的影响,分别制备了添加KH550、KH560、KH570硅烷偶联剂的水杨酸/二氧化硅微胶囊,并采用真空-加压法浸注改性杨木。通过流失试验、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(SEM-EDX)及耐腐性试验,研究了不同硅烷偶联剂对微胶囊改性材增重率及抑菌成分释放、微胶囊在改性材中的形态与分布及其改性杨木耐腐性的影响。结果表明:添加KH560硅烷偶联剂的微胶囊改性材增重率较高,抗流失性有所改善,流失处理后细胞腔内微胶囊形态饱满,粒径和囊壁厚度适中,改性杨木耐腐等级达到Ⅱ级(耐腐)。

关键词：木材防腐剂水杨酸/二氧化硅微胶囊硅烷偶联剂抗流失性耐腐性

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麦秸板耐腐性的研究

林产工业 2001年第2期28卷 43-45页

作者：王戈刘振国张冬梅于文喜中国林业科学研究院北京100091 黑龙江省林产工业研究所哈尔滨150040 黑龙江省森林保护研究所哈尔滨150040

根据麦秸原料的特点，选择几种防腐剂制备防腐麦秸板，并对防腐麦秸板的物理力学性能及防腐效果进行研究。结果表明：与麦秸板相比，防腐麦秸板的耐腐能力有明显提高，但物理力学性能有所降低。本研究为扩大麦秸板的用途提供了科学依据。

关键词：麦秸板耐腐性物理力学性能刨花板异氰酸酯胶粘剂

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液压缸活塞杆表面耐腐性研究及应用

导弹与航天运载技术 2021年第2期 97-101页

作者：周黎李敏文明高亚东邓季贤北京航天发射技术研究所北京100076

当前在海南沿海、岛礁等高温,高湿,高盐雾恶劣环境中应用的液压缸传统镀Cr的活塞杆极易受到腐蚀:一旦出现锈蚀、损伤等缺陷,就会引起液压系统泄漏、卡滞、多余物污染等异常。采取调研试制、理论分析、试验验证等方式,对4种热喷涂涂层活... 详细信息

当前在海南沿海、岛礁等高温,高湿,高盐雾恶劣环境中应用的液压缸传统镀Cr的活塞杆极易受到腐蚀:一旦出现锈蚀、损伤等缺陷,就会引起液压系统泄漏、卡滞、多余物污染等异常。采取调研试制、理论分析、试验验证等方式,对4种热喷涂涂层活塞杆的微观形貌、金相成分等方面进行分析研究,并开展自然环境考核对比试验,为恶劣环境中液压缸活塞杆的耐腐性设计提供指导。

关键词：液压缸活塞杆恶劣环境热喷涂涂层耐腐性

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改性处理在提高木材耐腐性方面的研究概况

林产工业 2006年第4期33卷 11-15,19页

作者：刘智曹金珍河北农业大学林学院北京林业大学材料科学与技术学院

随着人类环境意识的提高,某些对环境和人体健康有较大影响的木材防腐剂(如铬化砷酸铜CCA)的使用受到限制或禁止。除了开发新的环保型木材防腐剂外,木材改性处理作为木材保护的另一手段,它在提高木材耐腐性方面的研究日益受到关注。本文... 详细信息

随着人类环境意识的提高,某些对环境和人体健康有较大影响的木材防腐剂(如铬化砷酸铜CCA)的使用受到限制或禁止。除了开发新的环保型木材防腐剂外,木材改性处理作为木材保护的另一手段,它在提高木材耐腐性方面的研究日益受到关注。本文主要介绍了木材改性处理的方法及防腐机理,并综述了国内外关于木材化学改性处理(以及热处理)后木材的耐腐性(以及抗虫蚁性)方面的研究现状,指出了我国在利用改性方法提高木材耐腐性方面研究所存在的问题,展望了今后研究和发展的方向。

关键词：木材改性耐腐性抗虫蚁性