重组木是以速生林木材为主要原料,木束或纤维化木单板为基本构成单元,浸渍胶黏剂后按顺纹组坯压制而成的板(方)材。重组木经过40余年的研究和发展,逐渐成为速生林木材高效利用的主要途径之一。随着木结构建筑、湿地园林景观设施等领域开始大量使用木质复合材料,加之优质硬阔叶材的不断短缺,重组木逐渐被作为户外用材应用于户外领域。由于户外用材必须具有良好的力学性能和耐侯性,目前对于重组木的研究主要集中在工艺和装备上面,而对于重组木的制造成型基础和户外应用研究比较少。因此,本论文针对重组木上述研究的不足,展开了初步的研究和探索。本文以杨木和落叶松为主要对象,研究了纤维化单板的基本单元特性;然后通过密度和浸胶量等工艺因子来制备高性能的户外用重组木,研究了重组木的力学性能、物理性能和表面性能;在此基础上,采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、微型计算机断层扫描仪、纳米压痕仪、透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪等先进仪器设备,对重组木的结构演变、胶合界面和防腐机理进行了研究,得出如下结论:(1)户外用重组木的物理力学性能可通过密度和浸胶量等工艺因子的调整,达到户外用材的使用要求。力学性能方面,浸胶量为13.0%,密度为1.15 g/cm3的杨木重组木,其静曲强度达到201.37 MPa,水平剪切强度达到17.99 MPa,比相同浸胶量,密度为0.85g/cm3的重组木增加了38.71%和38.49%。耐水性方面,经过28 h循环水煮试验后,浸胶量为18.0%,密度为1.00 g/cm3的杨木重组木,其吸水厚度膨胀率为23.73%,吸水率为34.15%,比浸胶量为8.0%,相同密度下的重组木分别降低了54.51%和46.13%。(2)从原木疏解成纤维化单板,最后重组成重组木,材料的细胞组织结构发生了一系列演变。从宏观上看,纤维化单板的表面呈现一系列点状和线段状的裂纹,形成纵向不断裂、横向相互交织的纤维网状结构。从微观上看,杨木纤维化单板的大部分导管、木射线和部分纤维细胞被分离破坏,落叶松纤维化单板的部分早材管胞、木射线等细胞被疏解分离。这些独特的细胞组织构成了纤维化木单板的细胞族群。当杨木纤维化单板制作成重组木后,疏解破裂部分的导管基本被压密实,并随着密度的增大,未被疏解破坏的导管、木射线和纤维细胞腔也逐步被压缩,孔隙越来越小。当杨木重组木密度为1.15g/cm3时,导管管孔基本闭合,木纤维细胞腔也被压缩到一定程度,孔径和孔隙率都达到最小值,分别为36.5 nm和17.84%。(3)酚醛树脂胶先进入因疏解而形成的裂隙、破裂的导管、早材管胞和木射线,并填充细胞腔,然后再渗透进入完整的导管、木射线、早材管胞和纤维细胞的胞腔和细胞壁中。当纤维化单板制作成重组木后,酚醛树脂固化交联沉积在细胞腔内部和细胞各壁层中,并在细胞之间形成胶钉连接,将疏解不完整的和被压缩的细胞组织固定。酚醛树脂胶在重组木细胞组织中的分布随着浸胶量的增加而增加。杨木重组木纤维细胞壁的弹性模量比素材提高了10.10%,硬度比素材增加了31.91%。(4)户外用重组木的防腐性能可通过密度、浸胶量和防腐剂等因素的调整和添加,达到户外用材的所需耐腐等级。在白腐菌12周侵蚀下,浸胶量为18.0%,密度为1.00 g/cm3的杨木重组木的质量损失率为23.24%,比浸胶量为8.0%,相同密度下的重组木降低了42.77%,耐腐等级从III级变为II级;浸胶量为13.0%,密度为1.15 g/cm3的质量损失率为12.34%,比相同浸胶量,密度为0.85 g/cm3的重组木降低了61.68%,耐腐等级也从III级变为II级。不论是白腐或褐腐菌侵蚀,经过铜唑防腐剂处理,浸胶量为13.0%,密度为1.00 g/cm3的重组木的质量损失率均小于10%,达到I级强耐腐等级,说明经过防腐剂处理的重组木具有优异的耐腐性能。浸胶量为13.0%,密度为1.00 g/cm3的落叶松重组木在白腐菌腐朽下质量损失率为11.43%,在褐腐菌腐朽下质量损失率为18.42%,均属于II级耐腐等级。(5)经过12周的真菌侵蚀试验后,重组木的综纤维素、α-纤维素和半纤维素减少,酸不溶木质素则随之增加。浸胶量越多、密度越大和经铜唑防腐剂处理的重组木,结晶度越高,化学基团特征峰的强度损失越小,细胞结构的破坏程度也越小。(6)重组木的防腐性能增强机理主要有:(a)细胞的填充和强化。酚醛树脂填充部分木材细胞腔,并与细胞壁部分活性基团反应形成稳定的交联,使木材细胞壁纤丝紧密相连。重组木的浸胶量越多,细胞腔含有的酚醛树脂越多,交联基团也越多,从而有效地提高了重组木的防腐性。(b)细胞的压缩密实化。重组木的致密组织结构使菌丝可侵入空间和路径减少。重组木的密度越高,细胞之间的间隙越少,同时单位体积内的纤维含量和酚醛树脂含量也增多,有效地抑制了腐朽菌的侵蚀。(c)细胞的化学防治。铜唑类防腐剂能很好的进入导管、木射线和纤维的细胞壁中,与细胞壁物质反应生成铜络合物,有效抑制腐朽菌的生长和繁殖,从而提高重组木的防腐性。