木材浸注无机材料高温处理改性机理研究

The research takes inorganic non-metallic materials as modified materials, through impregnation and high-temperature processing technology, obtaining a performance modified wood - inorganic modified and high temperature treated wood. Through a single factor and orthogonal experimental analysis methods, physical and mechanical properties as indicators, the main impact parameter and the optimum process parameters of the inorganic modified high temperature treatment wood preparation were studied. The each performance of the inorganic modified and high temperature treated wood is detected and evaluated. The change of hemicellulose, cellulose and lignin of the inorganic modified and high temperature treated wood and the binding mode of the inorganic materials and wood are investigated. The modification mechanism of the inorganic modified and high temperature treated wood is revealed. The research plays an important role in promoting the development and utilization of the new eco-friendly wood materials.

本项目以无机非金属材料为改性材料，通过浸渍、高温处理技术得到一种性能优异的改性处理木材--无机改性高温处理木材。采用单因素和正交两种实验分析方法，以物理力学性能为评价指标，研究无机改性高温处理木材制备的主要影响因子和最佳工艺参数；检测评价无机材料改性高温处理木材的各项性能；探讨高温热处理木材半纤维素、纤维素和木素三大主要成分的变化及无机材料与木材结合的方式；揭示无机改性高温处理木材的改性机理。研究成果对促进环保型木质新材料的开发和利用具有重要作用。

以硅酸钠溶液为改性剂，采用真空加压浸注与高温热蒸汽联合处理方法，改善速生杨木的性能，探讨硅酸钠溶液（M2.3、M2.8和M3.3）及处理工艺（t（高温处理）、j（浸渍处理）、j-t（浸渍-高温处理）和t-j（高温-浸渍处理））对改性杨木性能的影响。.（1）采用M3.3硅酸钠溶液j-t工艺，其物理力学性能最佳。与未处理材试样相比，水浸120h后的吸水率降低近50%，硬度、弹性模量和冲击韧性，分别提高了约70%、80%和21%。.（2）以CR-410色差测定仪和MG-268Plus光泽度测定仪对色空间参数L*a*b*和光泽度参数进行了评定，表明改性处理材L*a*b*均降低，色差降低，光泽度影响不大，能够满足作为地板表板的表面要求。.（3）通过TG和DSC分析，浸渍处理使木材的热稳定性能发生改变，浸渍溶液的模数越小，增重率越大，处理材的热稳定性能越好。采用g-j联合处理方法，随着热处理时间的增加，质量损失率有所减小；在相同热处理时间条件下，随着热处理温度的升高，热处理材质量损失率有所减小。同热处理温度相比，热处理时间对木材的热稳定性效果更为明显。.（4）浸渍处理材，其综纤维素、α-纤维素、木质素含量分析结果：增重率＞硅酸钠模数；增重率增加，综纤维素含量增加，α-纤维素含量减少，木质素含量先增后减。高温改性处理材，随着高温改性处理温度升高，综纤维素、α-纤维素含量下降，木质素含量上升，正交实验极差分析出影响改性材主要成分含量的因素主次：处理温度＞处理时间。.（5）以氧指数为指标，j-g氧指数为49.8%，与未处理材相比提高了将近1.5倍。CONE数据分析：（a）点燃时间略有增加，说明改性处理抑制点燃的作用效果不明显，且引燃时间延长的程度还不足以达到抑制着火的程度。（b）处理材的热释放速率降低，y-j-g改性材的第二个热释放速率峰值出现的时间最晚，安全性更高。（c）处理材的热释放总量降低明显，说明一般情况下3种改性材的火灾危险性降低。（d）处理材的第一个发烟峰峰值降低，第二个发烟峰出现的时间延后，这说明处理材具有一定的抑烟作用。