季胺銅防腐劑處理和熱處理后人工林杉木的耐腐性研究.pdf

1、隨著世界性天然林資源的枯竭和國家天然林保護(hù)工程的實(shí)施，人工林木材的大量利用已成為解決木材供需矛盾的重要途徑。杉木(Cuninghamialanceolata)是我國南方重要的用材樹種，但因?yàn)椴馁|(zhì)疏松、密度較低、易腐朽而限制了它的用途，為了提高其耐腐性、擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以及節(jié)約有限的木材資源，對(duì)杉木進(jìn)行防腐處理是十分必要的，也是勢(shì)在必行的。 本研究采用實(shí)驗(yàn)室法對(duì)水基防腐劑(ACQ-D和CCA-C)處理和真空熱處理后人工林杉木木材的耐

2、腐性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究和分析，采用多種分析儀器(如AAS、XRD、FTIR等)對(duì)耐腐性實(shí)驗(yàn)前后水基防腐處理(以及熱處理)后杉木木材中的銅含量、杉木木材的結(jié)晶度、衍射峰以及木材中許多官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的紅外吸收峰的變化等參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，比較和剖析了不同處理方法對(duì)杉木木材的防腐機(jī)理。 本研究的主要研究結(jié)果歸納如下：(1)經(jīng)過不同濃度水基防腐劑處理或不同溫度熱處理后杉木木材的耐腐性隨處理濃度或溫度的增加均有明顯的改變，未經(jīng)過防腐處理的試件的

3、天然耐腐性等級(jí)僅為稍耐腐等級(jí)，而當(dāng)木材中ACQ-D或CCA-C的保持量分別為3.85kg/m3和4.27kg/m3時(shí)或熱處理溫度大于180°C(處理時(shí)間為6小時(shí))時(shí)，則可以使處理后的杉木木材的耐腐等級(jí)達(dá)到強(qiáng)耐腐等級(jí)。而且，無論是水基防腐劑處理還是熱處理，綿腐臥孔菌造成的木材腐朽要比密粘褶菌嚴(yán)重。 (2)在耐腐性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用氣干狀態(tài)下的應(yīng)力松弛曲線來研究木材腐朽的變化和評(píng)定ACQ-D對(duì)杉木的防腐效果。應(yīng)用應(yīng)力松弛法來分析和評(píng)定AC

4、Q-D處理后杉木木材耐腐性的結(jié)果表明，經(jīng)過濃度為0.5﹪ACQ-D處理后試件的耐腐性明顯提高。 (3)經(jīng)過耐腐性實(shí)驗(yàn)后，防腐劑處理后試件都會(huì)有明顯的銅流失現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)過密粘褶菌耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件中銅的含量低于經(jīng)過綿腐臥孔菌耐腐性實(shí)驗(yàn)后的試件中銅的含量。而且隨著ACQ-D溶液的濃度越高，耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件中銅流失量越大；而隨著CCA-C溶液的濃度增高，耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件中銅流失量變化不大，這說明CCA-C在木材中的固著效果比ACQ-D

5、要好。 (4)空白試件及其綿腐臥孔菌腐朽后試件和密粘褶菌腐朽后試件的X射線衍射強(qiáng)度曲線圖的形狀都是相同的，只有強(qiáng)度的差異。由衍射強(qiáng)度值的變化可知，密粘褶菌對(duì)纖維素的分解作用要比綿腐臥孔菌對(duì)纖維素的分解作用強(qiáng)。隨著ACQ-D處理濃度的增加，對(duì)于密粘褶菌而言，耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件的結(jié)晶度略有增加。而對(duì)綿腐臥孔菌而言，耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件的結(jié)晶度變化規(guī)律不是很明顯。對(duì)于綿腐臥孔菌而言，耐腐性實(shí)驗(yàn)后經(jīng)過CCA-C處理試件的結(jié)晶度略有增加。而對(duì)密

6、粘褶菌而言，耐腐性實(shí)驗(yàn)后試件的結(jié)晶度變化規(guī)律不是很明顯。而且，只有當(dāng)熱處理溫度大于200°C時(shí)，杉木的耐腐性會(huì)有明顯的改善。 (5)由FTIR譜圖分析可知，ACQ-D與木材不斷結(jié)合的過程中木材中的吸著水在不斷地?fù)p失，處理溶液中的銅與木材中羧基發(fā)生了反應(yīng)，形成了穩(wěn)定的化合物，ACQ-D中的一些主要成分可能與木素有結(jié)合。因?yàn)镃CA-C溶液為酸性，隨著處理濃度的增加木材中纖維素、半纖維素發(fā)生了部分水解，CCA-C中的一些主要成分可能與

7、木素發(fā)生了反應(yīng)。由于加熱處理造成吸著水的不斷損失導(dǎo)致分子間氫鍵的重排，原來與水分子形成氫鍵的基團(tuán)由于重新和新的基團(tuán)形成氫鍵締和而造成木材內(nèi)部結(jié)晶度的增加。熱處理溫度為220℃時(shí)，由于木材在熱處理過程中的氧化作用，原來的一部分羥基可能脫水氧化成羰基而造成木材結(jié)晶度的降低。經(jīng)過兩種褐腐菌腐蝕后，防腐效果差的木材中的纖維素和半纖維素已經(jīng)被微生物所大量分解；而微生物的分解作用對(duì)木素沒有明顯地影響。 (6)隨著ACQ-D處理濃度的增加，對(duì)

8、于△L而言，木材表面明度降低的程度越大，但當(dāng)ACQ-D的處理濃度大于0.5﹪時(shí)處理后木材表面明度下降的趨勢(shì)基本一致，△E變化不大。隨著CCA-C處理濃度的增加，未經(jīng)過耐腐性實(shí)驗(yàn)杉木木材表面的色差△E逐漸增大，但各高濃度處理后試件間的色差△E變化不大。 (7)通過對(duì)防腐劑處理前后杉木木材在耐腐性實(shí)驗(yàn)前后表面色差△E和明度差△L的變化分析可知，密粘褶菌對(duì)木材的腐朽變色作用很強(qiáng)，而經(jīng)過一定濃度防腐劑處理后的試件的色差和明度差相對(duì)變化較

9、?。慌c密粘褶菌相比，ACQ-D和CCA-C對(duì)綿腐臥孔菌的抑制作用較差；當(dāng)ACQ-D和CCA-C處理濃度大于0.5﹪時(shí)，對(duì)綿腐臥孔菌的抑制作用較好。 (8)隨著熱處理溫度的增加而對(duì)木材表面造成較大色差變化，試件的明度隨著處理溫度的增加而降低；當(dāng)熱處理溫度達(dá)到180°C以上時(shí)，耐腐性實(shí)驗(yàn)前后木材表面色差的△E值和明度差的△L值的變化不大，說明此時(shí)木材的耐腐性得到了很大的提高。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于首次采用應(yīng)力松弛法對(duì)不同濃度A