【摘 要】
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压缩-蒸汽处理方法可用于对木材较大变形进行永久固定.不少研究推测木材细胞壁中半纤维素的降解、疏水基团形成、结晶化、新化学键以及凝聚结构形成,有助于释放细胞壁中储藏的应力而达到木材固定的目的1,2,3.但目前为止,并没有直接的实验证据来支持和证实上述推测.压缩-蒸汽处理对木材细胞壁化学结构与力学性能的影响及机理并不清楚.在本研究中,将欧洲云杉(Picea abies Karst.)木材经过160°C
【机 构】
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中国林业科学研究院木材工业研究所,北京 100091;Wallenberg Wood Science Center,Royal Institute of Technology,Stockholm,Sw
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压缩-蒸汽处理方法可用于对木材较大变形进行永久固定.不少研究推测木材细胞壁中半纤维素的降解、疏水基团形成、结晶化、新化学键以及凝聚结构形成,有助于释放细胞壁中储藏的应力而达到木材固定的目的1,2,3.但目前为止,并没有直接的实验证据来支持和证实上述推测.压缩-蒸汽处理对木材细胞壁化学结构与力学性能的影响及机理并不清楚.在本研究中,将欧洲云杉(Picea abies Karst.)木材经过160°C蒸汽4和压缩-160°C蒸汽处理后,采用傅立叶变换图像显微分析系统(imaging FT-IR)和纳米压痕测量仪分别分析经不同处理后木材细胞壁早晚材的化学结构和微力学性质变化.与未处理木材相比,经过160°C蒸汽和压缩-160°C蒸汽处理后的木材早材和晚材细胞壁的化学结构和微力学性质均发生改变.160°C蒸汽和压缩-160°C蒸汽处理后木材细胞壁木聚糖、葡聚糖以及木质素中芳环联接的羰基发生了明显变化.蒸汽处理后早材和晚材细胞壁压痕模量和硬度均明显下降,而压缩-蒸汽处理后早材和晚材细胞壁压痕模量和硬度均明显上升；不同处理条件下,晚材细胞壁平均模量和硬度分别高于早材的平均模量和硬度.在压缩-蒸汽处理过程中,早材主要发生细胞腔塌陷和细胞壁变形,相比而言,晚材变形较小,其细胞壁发生了轻微的密实化.压缩对早材产生的永久力学变形破坏可能大于晚材. 木材经压缩-蒸汽处理后,早材和晚材细胞壁聚合物中开放羟基数的减少、木聚糖中葡萄糖醛酸的羧基和木质素芳环上联接羰基的降解,是造成木材细胞壁吸湿性降低的主要因素.本研究表明,经过160°C蒸汽和压缩-160°C蒸汽处理后的木材,其吸湿性能以及微力学性质的变化与细胞壁纤维素微纤丝骨架周围的半纤维素和木质素基质成分的变化密切相关.
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