木材技術創(chuàng)新.docx

木材改性百科名片改善或改變木材的物理、力學、化學性質(zhì)和構(gòu)造特征的物理或(和)化學加工處理方法。其目的是提高木材的天然耐腐(蛀)性、耐酸性、耐堿性、阻燃性、力學強度和尺寸穩(wěn)定性。經(jīng)過改性處理的木材稱改性木或改良木。至于經(jīng)防護處理的木材以及膠合板、刨花板等雖具有某些改性木材的性質(zhì)，但習慣上多不列入改性木材范疇。簡介是用疏水性的基團取代木材成分中的親水性羥基，或用樹脂類化合物充脹木材細胞壁，從而減少木材對水的親和力，在一定程度上提高木材的尺寸穩(wěn)定性和抗微生物侵害能力。詳解簡介改善或改變木材的物理、力學、化學性質(zhì)和構(gòu)造特征的物理或(和)化學加工處理方法。其目的是提高木材的天然耐腐(蛀)性、耐酸性、耐堿性、阻燃性、力學強度和尺寸穩(wěn)定性。經(jīng)過改性處理的木材稱改性木或改良木。至于經(jīng)防護處理的木材以及膠合板、刨花板等雖具有某些改性木材的性質(zhì)，但習慣上多不列入改性木材范疇。來源19世紀30年代初，德國生產(chǎn)過一種名叫木石的壓縮木，是改性木之始。第二次世界大戰(zhàn)期間，隨著合成樹脂的發(fā)展，以及木材浸注、熱壓工藝和設備的改進，先后出現(xiàn)了多種改性木，如浸漬木、膠壓木等。20世紀60年代又出現(xiàn)了塑合木。迄今由于技術上或經(jīng)濟上的可行性不夠，改性方法多停留在試驗階段，只有壓縮木或壓定木、浸漬木、膠壓木、聚乙二醇處理的木材和塑合木等有不同規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。壓縮木或壓定木 木材的強度通常與其密度成一定的函數(shù)關系，密度大，強度也大。同時木材的強度又受其含水率和溫度的影響。含水率和溫度增高時強度便降低，反之則增高。根據(jù)這些相關關系，經(jīng)濕熱處理的木材，在其垂直的紋理方向進行熱壓，可使木材的彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形，然后在木材被壓縮狀態(tài)下降低它的溫度與含水率,使木材壓縮后的體積與形狀定型化(“變定”),材質(zhì)即密實而成為壓縮木。其密度可達1.21.4克/厘米3，各種強度也在不同程度上相應提高，韌性一般不會因熱壓過度而降低。壓縮木的缺點是在潮濕的環(huán)境中會吸濕而回彈，失去壓縮密實的特點，造成尺寸不穩(wěn)定?；貜椩诤艽蟪潭壬鲜軌嚎s時溫度的影響。如熱壓溫度提高,則回彈率降低?；貜椔什皇菈嚎s率的函數(shù),而是壓縮木中剩余應力的函數(shù)。為使壓縮木有較好的尺寸穩(wěn)定性，盡可能使木材的含水率接近使用時的平衡含水率,熱壓溫度應盡可能提高到韌性損失的允許極限,保溫、保壓至少30分鐘。木材在熱壓條件下塑化需要足夠的水分。為防止在高溫下水分從其端頭逸散，最好在溫度接近水的沸點時迅速施加壓力,使水分封密在木材中,然后再升高溫度到160180。 卸壓時把木材冷卻到100以下。如此形成的回彈性低的壓縮木材色發(fā)暗，說明壓縮時產(chǎn)生的內(nèi)應力的一部分已得到解除，稱為壓定木。在中國，壓縮木廣泛用于制造紡織工業(yè)用的木梭，以代替珍貴硬闊葉材。 如將木材迅速地在 260和小于10兆帕的壓力下短暫地加熱碾壓，可使木材表面約幾個毫米厚度的部分塑化密實（密度為1.0克/厘米3）。這樣處理的表面,其耐磨耗性可比未經(jīng)處理的高20倍。 浸漬木與膠壓木 是改性木中較早的產(chǎn)品,木材-酚醛樹脂的復合材料。浸漬木是木材用水溶性或醇溶性酚醛樹脂浸漬后，經(jīng)低溫干燥，再加熱使與樹脂聚合而成。由于木材部分細胞的胞壁被樹脂充脹，胞腔等空隙被填充，木材中的空隙率減少，尺寸穩(wěn)定性提高。當樹脂含量為木材體積的35時，其抗縮率可達75。為使木材易于被酚醛樹脂浸透，往往采用薄單板浸漬，再用較低的壓力將層積的單板熱壓膠合達到需要的厚度。浸漬木通常用于模具制造。膠壓木又稱浸漬壓縮木，生產(chǎn)工藝同浸漬木的相仿，是一種經(jīng)浸漬和壓縮密實的木材 -酚醛復合材料。樹脂在單板中經(jīng)加熱后,呈熔融狀態(tài)，最后在150左右溫度下熱壓固化。樹脂流動時還可使纖維展平。膠壓木的密度可達1.31.4克/厘米3，抗縮率可達95左右。浸漬木與膠壓木的耐腐性、耐酸性、強度、硬度和耐磨耗性等都顯著提高，但韌性則因木材經(jīng)受高溫和存有樹脂而明顯降低，耐堿性也無提高。一般可作為電絕緣材料、民用餐具的刀柄等，膠壓木還可做成機械零件。如用糠醇樹脂替代酚醛樹脂,浸漬時用1的氯化鋅、檸檬酸或甲酸作為催化劑，可使浸漬木具有耐堿性。其材色比酚醛浸漬的深，可用于制作液槽和壓濾機的部件等。 木材的聚乙二醇處理 目的只是為了減少木材因含水率的變化而產(chǎn)生的濕脹干縮率，保持木材的尺寸穩(wěn)定性。方法簡便有效，處理過的木材具有極好的尺寸穩(wěn)定性，抗縮率可高達98，但其他物理和力學性質(zhì)基本上與未經(jīng)處理的生材相同。分子量在 6001000之間的聚乙二醇為液體狀，可與水按任何比例混溶，是一種良好的充脹劑，水分蒸發(fā)后能殘留在木材中起充脹作用。它不同于酚醛樹脂，加熱后不會固化為絡合的大分子，在胞壁中仍保持著蠟狀物質(zhì)。經(jīng)處理過的木材有潮濕的手感，但不影響膠合質(zhì)量。有吸濕性，但由于木材胞壁已被充脹，不會有尺寸變化。如涂以聚氨基甲酸乙酯類的涂料可用于室外。這種改性方法可用于處理木質(zhì)藝術品和木質(zhì)文物以及樂器和槍托等，以防止木材發(fā)生干裂等弊病。塑合木用具有一個或幾個雙鍵的乙稀基單體浸注木材，然后在一定條件下使之在木材中產(chǎn)生聚合反應形成樹脂，填充木材空隙而形成。是一種木材 -聚合物的復合材料。乙烯基聚合反應優(yōu)于縮聚反應之處在于它借自由基催化，既非酸性，又非堿性，不會殘留需要排除的副產(chǎn)物如水等。由于多數(shù)乙烯基單體，如乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯腈等都是非極性的，不大可能和木材纖維素上的羥基起反應，乙烯基聚合物僅僅填滿木材中的空隙，而起充脹木材結(jié)構(gòu)的作用。乙烯基單體進入木材細胞壁結(jié)構(gòu)的程度究竟如何，尚無定論。用苯乙烯、甲基丙烯酸、甲酯浸漬木材制成的塑合木，其尺寸穩(wěn)定性提高的程度很小。丙烯腈則是良好的木材充脹劑，用以浸漬制成的塑合木有相當好的尺寸穩(wěn)定性。如用能與乙烯基單體混溶的木材充脹劑如甲醇或乙醇、二惡烷、二甲替甲酰胺、二甘醇等，則所得塑合木的抗縮率可達74。用乙烯基樹脂處理的木材比用酚醛樹脂處理的木材充填度高，韌性和耐磨耗性也好。這種改性木僅用于家具和地板表面上。由于成本較高，不易推廣。白腐菌中文名稱：白腐菌 英文名稱：white rot fungi 定義：屬擔子菌綱絲狀真菌，因腐朽木材呈白色而得名。代表菌株為黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)，在污染土壤修復中常有應用。 所屬學科：生態(tài)學（一級學科）；污染生態(tài)學（二級學科）白腐菌是屬于擔子菌亞門的真菌,因腐朽木材呈白色而得名，是能夠降解木材主要成分的微生物之一。木材在白腐過程中大部分纖維仍保持完整，且纖維素結(jié)晶度變化不大。由此設想利用對降解木質(zhì)素選擇性好的白腐菌進行生物制漿，能開辟制漿方法的新途徑。白腐菌除了能降解木質(zhì)素用于預理、生物漂白、生物制漿外，對其它有機異生物質(zhì)也有很強的分解能力，因而在廢水處理中也有廣泛的應用前景。 為降低制漿能源消耗，可在制漿之前依靠白腐菌對木質(zhì)素進行分解和改性，用選擇過的微生物培養(yǎng)基對原料進行預處理。通過白腐菌對原料的預處理，可降低后階段制漿能耗的50%，并且纖維強度性能也得到改進。 白腐菌預處理制漿不僅在木質(zhì)材料制漿當中應用研究較多，在非木質(zhì)制漿原料(如蘆葦、蔗渣、劍麻、黃麻等)預處理制漿中的應用研究同樣廣泛。 可以看出，白腐菌預處理在硫酸鹽法、堿法、機械法和燒堿-蒽醌法等制漿方法中都可以不同程度地降低制漿成本、提高紙張質(zhì)量。但是菌種篩選困難和預處理周期較長是制約白腐菌應用的最大障礙，大規(guī)模應用于制漿預處理還需要相關方面技術的突破。 利用白腐菌可以降解木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的特性，白腐菌在制漿造紙各個環(huán)節(jié)的應用都得到了很廣泛的研究，但是利用白腐菌直接制漿卻鮮見報道。篩選對纖維素沒有影響或影響較小的選擇性極高的白腐菌種直接處理原料制漿是一個新的研究方向。20世紀90年代末，日本神戶制鋼所應用白腐菌在常溫常壓下分解木材成功制出優(yōu)質(zhì)紙漿。選定適宜溫度，可以分解出80%的木質(zhì)素，比一般化學制漿法成本降低了50%。這種白腐菌對木質(zhì)素的脫除分解率極高，而對紙漿纖維中的纖維素分解極少，這樣可使紙漿得率高達60%，超過化學法得漿率的50%。據(jù)此計算，木材的消耗量可節(jié)約1/9。此種制漿方法將是傳統(tǒng)制漿方法的巨大挑戰(zhàn)。同樣，制漿周期長、白腐菌篩選困難是大規(guī)模生產(chǎn)的最大障礙。 在造紙工業(yè)中，為了使最終產(chǎn)品的白度既高又穩(wěn)定，必須把漿中殘余木質(zhì)素所造成的棕黑色通過漂白來除去。用生物方法脫除漿中的殘余木質(zhì)素是現(xiàn)階段人們研究最多的一種方法，普遍認為白腐菌是最有效的菌種。白腐菌可以直接攻擊木質(zhì)素，很有效地除去漿中殘余木質(zhì)素，并且能使漂白廢水中的很多有毒物質(zhì)最終降解成二氧化碳和水，降低漂白廢水的COD、BOD及有毒物質(zhì)含量，從而降低廢液的污染負荷。很多國家的實驗室進行了這方面的研究，尤其是日本。 在利用白腐菌進行漂白紙漿時，不免有纖維素被降解。因此，篩選出選擇性高的白腐菌種是當前存在的最突出的問題。 制漿造紙工業(yè)的廢液由于含有毒、致突變、難降解的有機氯化物而日益受到高度的重視。白腐菌具有能降解木質(zhì)素和變性木質(zhì)素的活酶系統(tǒng)，能將漂白廢水中的有機氯化物轉(zhuǎn)變成無機氯和二氧化碳，并破壞發(fā)色基團組織和結(jié)構(gòu)，降低漂白廢水中的總有機氯化物、BOD、COD和色度。 白腐菌除了可以降解廢水中的木質(zhì)素，還可以降解廢水中異生物質(zhì)，減輕造紙廢水對環(huán)境的污染，具有很高的應用價值。但是如何縮短處理周期，提高處理效率仍然是一個亟需解決的問題。 由于白腐菌特有的降