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软木具有密度低、疏水性强、弹性好、隔热、隔音等优良性能,被广泛应用于诸多领域。热处理是软木产品生产过程的工序之一,研究高温热处理对栓皮栎软木特性的影响,对改善软木加工技术,提高软木产品质量,丰富软木研究内容具有重要作用。 本文以秦巴山区再生栓皮栎软木为研究对象,利用动态热分析、动态水分分析、剖面密度分析、热值分析、工业分析、元素分析、扫描电镜、固体核磁等分析手段,研究高温热处理前后软木物理力学特性、表面特性、能源特性和化学成分以及解剖特性的变化规律。所得结论如下: (1)空气条件下热处理可降低软木的剖面密度与表面硬度,增加软木的吸湿性,且随着热处理温度的增加变化越明显。氮气保护热处理可降低软木的表面硬度与吸湿性,改善软木的吸湿滞后性,随着热处理温度的升高,相同湿度下软木的平衡含水率降低。 (2)动态力学分析表明,未处理软木试样在温度从-100℃上升到300℃的过程中储能模量逐渐降低,损耗因子tanδ曲线在相应的温度范围中产生了损耗峰。软木经过氮气保护下热处理与空气条件下热处理后,储能模量有所降低,损耗峰位置与强度发生相应变化。 (3)氮气保护下热处理与空气条件下热处理均会降低软木表面明度指数L*,增大色差值ΔE。空气条件下热处理软木,在质量损失(Mass Loss,ML)为40%的范围内建立了ΔE与ML的关系模型,可为软木高温热处理过程中产品质量控制和性能预测提供理论支持。空气条件下热处理软木质量损失超过40%后,ΔE稳定在41.51-43.84NBS之间。 (4)氮气保护下热处理可改善软木的能源特性,经过300℃氮气保护热处理60min后,软木在质量损失18.30%的情况下依然可保留94.79%的能量,且高位热值、固定碳含量增加。氮气保护下热处理软木,多糖类成分在200℃时开始分解,木质素在250-300℃时开始分解,木栓脂具有较高的热抵抗性,但在300℃也开始降解。 (5)经过氮气保护热处理后,软木细胞发生膨胀,细胞腔增大,细胞壁伸直,褶皱明显减少,细胞壁上的沉积物减少。热处理温度达到350℃后软木细胞壁厚度出现明显下降。与未处理软木相比,在氮气保护下400℃热处理60min后软木的细胞壁平均厚度减少了54.87%。