木材保護第六章

1、 木材改性與保護木材改性與保護林學院：張曉燕林學院：張曉燕第六章第六章 木材的其他改性處理木材的其他改性處理 漂白、染色漂白、染色第一節(jié)第一節(jié) 木材表面漂白及污染消除方法木材表面漂白及污染消除方法一一 木材的顏色木材的顏色 木材之所以顯現(xiàn)顏色，是由于木材對波長木材之所以顯現(xiàn)顏色，是由于木材對波長200700納米的可見光波的反射所致。納米的可見光波的反射所致。 在可見光區(qū)產(chǎn)生吸收峰的不飽和基團叫發(fā)在可見光區(qū)產(chǎn)生吸收峰的不飽和基團叫發(fā)色基，如乙烯基、羰基、苯環(huán)、二芳環(huán)、對醌、色基，如乙烯基、羰基、苯環(huán)、二芳環(huán)、對醌、鄰醌；還有一些基團，當它加到一種化合物上鄰醌；還有一些基團，當它加到一種化合物上后

2、，能使這種化合物的顏色加深，叫助色基團，后，能使這種化合物的顏色加深，叫助色基團，如羥基、醚、羧基、胺基等。如羥基、醚、羧基、胺基等。 二二 木材漂白機理和漂白劑木材漂白機理和漂白劑 1 機理機理：采用氧化劑或還原劑將木材發(fā)色物質(zhì)中：采用氧化劑或還原劑將木材發(fā)色物質(zhì)中的工；軛雙鍵結(jié)構(gòu)破壞，從而使其吸收峰的波長的工；軛雙鍵結(jié)構(gòu)破壞，從而使其吸收峰的波長由可見光區(qū)移動到不可見光區(qū)。由可見光區(qū)移動到不可見光區(qū)。2 漂白劑漂白劑：漂白由氧化、還原反應(yīng)來實現(xiàn)，因此木：漂白由氧化、還原反應(yīng)來實現(xiàn)，因此木材常用的漂白劑有氧化劑（無機氯類、有機氯類、材常用的漂白劑有氧化劑（無機氯類、有機氯類、無機過氧化物和有

3、機過氧化物）和還原劑兩類，無機過氧化物和有機過氧化物）和還原劑兩類，還原漂白木材顏色不耐久，還原漂白方法在實際還原漂白木材顏色不耐久，還原漂白方法在實際中應(yīng)用較少。中應(yīng)用較少。 三三 漂白劑的漂白原理及漂白液配方漂白劑的漂白原理及漂白液配方（一）過氧化氫（一）過氧化氫（H2O2）H2O2是一種氧化劑，它在水溶液中發(fā)生分解：是一種氧化劑，它在水溶液中發(fā)生分解：生成的（過羥基離子）具有漂白作用，堿性生成的（過羥基離子）具有漂白作用，堿性介質(zhì)有利于向生成的方向進行，所以漂白過介質(zhì)有利于向生成的方向進行，所以漂白過程適宜的程適宜的PH值為值為1011。H+ HO2-H2O2 （二）亞氯酸鈉（二）亞氯酸

4、鈉（NaClO2） NaClO2在弱酸性介質(zhì)中發(fā)生分解反應(yīng)：在弱酸性介質(zhì)中發(fā)生分解反應(yīng)： 分解生成的亞氯酸可破壞木材中的發(fā)色基團；分解生成的亞氯酸可破壞木材中的發(fā)色基團；此外，中間階段產(chǎn)生的此外，中間階段產(chǎn)生的HClO能與能與HClO2反應(yīng)反應(yīng)生成二氧化氯（生成二氧化氯（ClO2 ），它也具有漂白作用，），它也具有漂白作用，反應(yīng)方程式為：反應(yīng)方程式為：NaClO2+ H+（弱）HClO2 + 鹽HClO + HClO22 ClO2 + H2O + H+ + Cl- （三）次氯酸鈉（三）次氯酸鈉（NaClO） 不同不同PH值時氯水體系中以不同的主成分存值時氯水體系中以不同的主成分存在。當在。當P

5、H超過超過9.5時，溶液中才有足夠的次氯時，溶液中才有足夠的次氯酸根離子存在，而且堿性條件下漂白，氧化酸根離子存在，而且堿性條件下漂白，氧化勢較小，對木材的纖維素損害少，因此，漂白勢較小，對木材的纖維素損害少，因此，漂白時將時將NaClO溶液的溶液的PH值調(diào)到值調(diào)到910為宜。為宜。不同PH值時氯水體系的平衡（四）亞硫酸氫鈉（四）亞硫酸氫鈉（NaHSO3）NaHSO3為還原型漂白劑，為還原型漂白劑， 易于分解：易于分解：反應(yīng)過程中產(chǎn)生的能將木材中的發(fā)色基團還原成反應(yīng)過程中產(chǎn)生的能將木材中的發(fā)色基團還原成無色結(jié)構(gòu)或淺色結(jié)構(gòu)，從而起到漂白作用。無色結(jié)構(gòu)或淺色結(jié)構(gòu)，從而起到漂白作用。NaHSO3Na

6、+ + HSO3-H+ + SO3 2 -SO4 2 -（五）草酸（五）草酸（H2C2O4） H2C2O4易于分解：易于分解：反應(yīng)中產(chǎn)生的能將木材中的發(fā)色基團還原反應(yīng)中產(chǎn)生的能將木材中的發(fā)色基團還原為無色或淺色結(jié)構(gòu)，從而起到漂白作用。為無色或淺色結(jié)構(gòu)，從而起到漂白作用。H2C2O42H+ + 2CO2 + 2e-三三 漂白方法漂白方法（一）木材青變脫色（一）木材青變脫色青變菌侵入木材組織，降低木材利用價值。日本竹原登青變菌侵入木材組織，降低木材利用價值。日本竹原登發(fā)現(xiàn)用亞氯酸鈉和二氯異氰酸鈉處理最好。發(fā)現(xiàn)用亞氯酸鈉和二氯異氰酸鈉處理最好。（二）牙簽的漂白（二）牙簽的漂白通常用通常用3% 的的H

7、2O2 漂白漂白2h。（三）筷子除臭（三）筷子除臭椴木筷子有臭味，因為椴木中含糖、淀粉等化合物被微椴木筷子有臭味，因為椴木中含糖、淀粉等化合物被微生物分解產(chǎn)生甲酸、乙酸、酪酸等揮發(fā)性有機酸。除生物分解產(chǎn)生甲酸、乙酸、酪酸等揮發(fā)性有機酸。除臭可以用臭可以用H2O2乙醇等。乙醇等。四四 漂白注意事項漂白注意事項五五 木材的材面污染及消除方法木材的材面污染及消除方法（一）酸污染（一）酸污染（二）堿污染（二）堿污染（三）鐵污染（三）鐵污染（四）微生物污染（四）微生物污染（五）色斑（五）色斑（六）熱變色（六）熱變色 第二節(jié)第二節(jié) 木材的著色和染色木材的著色和染色一一 木材著色木材著色 著色劑通過木材之間

8、的物理和化學作用，著色劑通過木材之間的物理和化學作用，固定或填充在木材組織中，使木材著上不固定或填充在木材組織中，使木材著上不同的顏色，稱為木材著色。同的顏色，稱為木材著色。二二 木材染色木材染色 染色指染料與纖維或纖維制品結(jié)合并達到一染色指染料與纖維或纖維制品結(jié)合并達到一定耐久性的著色技術(shù)。定耐久性的著色技術(shù)。一一 木材著色木材著色（一）木材著色劑的基本性能（一）木材著色劑的基本性能1 能保持木材原有的木質(zhì)感；能保持木材原有的木質(zhì)感；2 著色均一，透明性高；著色均一，透明性高；3 滲透性好，著色后耐光性強；滲透性好，著色后耐光性強；4 對著色后的工藝如膠合、油漆涂飾、干燥等無對著色后的工藝如

9、膠合、油漆涂飾、干燥等無不利影響。不利影響。 一一 木材著色木材著色（二）著色劑的分類（二）著色劑的分類1 染料染料：多數(shù)是有機物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)。：多數(shù)是有機物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)。常配成均勻的染料溶液，染料分子與木材表面常配成均勻的染料溶液，染料分子與木材表面分子通過分子間引力或氫鍵結(jié)合。分子通過分子間引力或氫鍵結(jié)合。2 顏料顏料：是一類不溶于水和有機溶劑的著色粒子，：是一類不溶于水和有機溶劑的著色粒子，如炭黑、鋅白等。顏料著色主要是以顏料微粒如炭黑、鋅白等。顏料著色主要是以顏料微粒填充于木材導管內(nèi)而呈現(xiàn)顏色。填充于木材導管內(nèi)而呈現(xiàn)顏色。3 化學藥劑化學藥劑：能與木材的纖維素、半纖

10、維素、糖：能與木材的纖維素、半纖維素、糖類、單寧的羥基等官能團發(fā)生化學反應(yīng)，形成類、單寧的羥基等官能團發(fā)生化學反應(yīng)，形成化學結(jié)合而使木材著色。化學結(jié)合而使木材著色。 一一 木材著色木材著色（三）著色方法（三）著色方法1 內(nèi)部著色內(nèi)部著色 將著色劑滲入木材中，或?qū)⒛静姆湃绶磻?yīng)性氣將著色劑滲入木材中，或?qū)⒛静姆湃绶磻?yīng)性氣體中進行的著色處理。體中進行的著色處理。2 表面著色：表面著色：包括三種方法包括三種方法（1）基礎(chǔ)著色：直接在木材表面上涂刷著色液。）基礎(chǔ)著色：直接在木材表面上涂刷著色液。（2）填充著色：由填料、粘結(jié)劑、稀釋劑與少）填充著色：由填料、粘結(jié)劑、稀釋劑與少量的顏料混合而使木材著色。量的

11、顏料混合而使木材著色。（3）涂膜著色：將染料或顏料與涂料混合在木）涂膜著色：將染料或顏料與涂料混合在木材表面形成涂膜的著色方法。材表面形成涂膜的著色方法。 二二 木材染色木材染色 （一）染料在木材中的移動（一）染料在木材中的移動1 染料溶液向木材內(nèi)部滲透的路徑：主要是從橫斷面進入染料溶液向木材內(nèi)部滲透的路徑：主要是從橫斷面進入的縱向滲透。徑面和弦面的滲透幾乎可以忽略。的縱向滲透。徑面和弦面的滲透幾乎可以忽略。2 木材、染料和溶劑的相互作用：決定染料溶液木材、染料和溶劑的相互作用：決定染料溶液向木材內(nèi)部滲透的深淺、好壞和分布的均勻程度。向木材內(nèi)部滲透的深淺、好壞和分布的均勻程度。3 染料的選擇吸

12、著：選擇吸著強，染料只停留在染料的選擇吸著：選擇吸著強，染料只停留在木材表面和孔的附近；選擇吸著弱，染料分子可木材表面和孔的附近；選擇吸著弱，染料分子可滲透到木材內(nèi)部。滲透到木材內(nèi)部。 浸透于木材之中的染料的選擇吸著浸透于木材之中的染料的選擇吸著（a）選擇吸著強的情況）選擇吸著強的情況 （b）選擇吸著弱的情況）選擇吸著弱的情況 二二 木材染色木材染色（二）木材染色方法（二）木材染色方法1 木材表面的基底著色采用涂刷、噴涂和浸漬等木材表面的基底著色采用涂刷、噴涂和浸漬等方法，吐沫著色采用涂刷或噴涂。方法，吐沫著色采用涂刷或噴涂。2 木材內(nèi)部染色可采用浸漬法、減壓注入法和減木材內(nèi)部染色可采用浸漬法

13、、減壓注入法和減壓加壓法。壓加壓法。（三）木材染色的應(yīng)用（三）木材染色的應(yīng)用1 將邊材染成心材色調(diào)將邊材染成心材色調(diào)2 將普通材染成名貴材的色調(diào)將普通材染成名貴材的色調(diào)3 制備染色單板和層積染色單板制備染色單板和層積染色單板 木材染色罐木材染色罐染色胡桃木染色胡桃木 三三 木材的顏料著色木材的顏料著色（一）顏料和染料的比較（一）顏料和染料的比較 1 染料染料：能溶于水、油和溶劑，從而可以配成：能溶于水、油和溶劑，從而可以配成均勻的染液。用染料溶液為木材著色時，木紋均勻的染液。用染料溶液為木材著色時，木紋清晰可見，沒有遮蓋性卻有滲透性，能用于木清晰可見，沒有遮蓋性卻有滲透性，能用于木材的深層染色

14、。材的深層染色。 2 顏料顏料：不溶于水、油和溶劑，只能被調(diào)配成：不溶于水、油和溶劑，只能被調(diào)配成較稠厚的湖膏狀或粥狀，有填孔能力，常用于較稠厚的湖膏狀或粥狀，有填孔能力，常用于透明性要求不高而耐光性要求強的場合。透明性要求不高而耐光性要求強的場合。（二）顏料的使用方法（二）顏料的使用方法 噴涂和涂刷噴涂和涂刷 四四 木材的化學著色木材的化學著色（一）木材化學著色的特點和分類（一）木材化學著色的特點和分類1 特點特點：用酸、堿、鹽類或有機化合物等各種化：用酸、堿、鹽類或有機化合物等各種化學藥品和木材成分發(fā)生反應(yīng)，使木材著色或用學藥品和木材成分發(fā)生反應(yīng)，使木材著色或用具有發(fā)色成分的藥液預處理木材

15、，再按上述方具有發(fā)色成分的藥液預處理木材，再按上述方法反應(yīng)，使木材著色。法反應(yīng)，使木材著色。 其顏色不是由于加入藥劑本身的顏色所致。其顏色不是由于加入藥劑本身的顏色所致。化學著色的深度較深，且著色比較牢固，不易化學著色的深度較深，且著色比較牢固，不易發(fā)生剝落、滲出和褪色，色彩較柔和。發(fā)生剝落、滲出和褪色，色彩較柔和。 2 化學著色分類化學著色分類第一類：第一類：采用涂刷或滲透方法把能成為發(fā)色助劑采用涂刷或滲透方法把能成為發(fā)色助劑的化學藥品，與木材中的發(fā)色成分，特別是木的化學藥品，與木材中的發(fā)色成分，特別是木素或單寧等充分接觸并發(fā)生化學反應(yīng)而著色。素或單寧等充分接觸并發(fā)生化學反應(yīng)而著色。前提是必

16、須讓藥劑充分浸透木材。前提是必須讓藥劑充分浸透木材。第二類：第二類：木材本身無發(fā)色成分，用具有發(fā)色成分木材本身無發(fā)色成分，用具有發(fā)色成分的溶液將木材預處理后，再與作為發(fā)色助劑用的溶液將木材預處理后，再與作為發(fā)色助劑用的化學藥品反應(yīng)而著色。的化學藥品反應(yīng)而著色。（二）化學著色應(yīng)用實例（二）化學著色應(yīng)用實例1 蘇木著色蘇木著色2 兒茶著色兒茶著色3 其他化學藥品著色其他化學藥品著色 310%的高錳酸鉀，可得到黃褐色系列的著的高錳酸鉀，可得到黃褐色系列的著色；色；315%的重鉻酸鉀，可得到青褐色系列的重鉻酸鉀，可得到青褐色系列的著色；的著色；1020%的生石灰，可得到棕色系的生石灰，可得到棕色系列的

17、著色。列的著色。第三節(jié)第三節(jié) 木材的風蝕過程與耐候處理木材的風蝕過程與耐候處理一一 木材的風蝕過程木材的風蝕過程（一）概念（一）概念：所有由于光、水、熱等因素對木材：所有由于光、水、熱等因素對木材的綜合作用而使木材產(chǎn)生的變化統(tǒng)稱風蝕。的綜合作用而使木材產(chǎn)生的變化統(tǒng)稱風蝕。（二）風蝕因素（二）風蝕因素1 濕度濕度：室外使用的木材受到雨、露、雪的直接：室外使用的木材受到雨、露、雪的直接作用以及空氣中變化無常的水蒸汽的影響造成作用以及空氣中變化無常的水蒸汽的影響造成脹縮。脹縮。2 光光：破壞性最大的是紫外光。：破壞性最大的是紫外光。3 其它因素其它因素：熱（溫度）、風沙和塵埃、大氣中：熱（溫度）、風

18、沙和塵埃、大氣中的的SO2等。等。 （三）光對木材表面的破壞（三）光對木材表面的破壞 光引起光氧化降解，但光不能輕易地透入光引起光氧化降解，但光不能輕易地透入木材，光對木材的褪色作用只是一種表面現(xiàn)象木材，光對木材的褪色作用只是一種表面現(xiàn)象光線所能影響到的木材表面深度只有光線所能影響到的木材表面深度只有0.52.5毫米。毫米。 風蝕過程中，大多數(shù)木材表面最后變成灰風蝕過程中，大多數(shù)木材表面最后變成灰色，下面是褐色。這些顏色變化都是自由基作色，下面是褐色。這些顏色變化都是自由基作用引起的光化學反應(yīng)的結(jié)果。用引起的光化學反應(yīng)的結(jié)果。 二二 風蝕引起的木材性質(zhì)的變化風蝕引起的木材性質(zhì)的變化（一）化學組

19、成的變化（一）化學組成的變化 木材表面的木質(zhì)素在紫外光的作用下發(fā)生木材表面的木質(zhì)素在紫外光的作用下發(fā)生光化學降解，降解產(chǎn)物被雨水沖刷掉，使木材光化學降解，降解產(chǎn)物被雨水沖刷掉，使木材表面的纖維素含量增高，變成灰色。但失掉了表面的纖維素含量增高，變成灰色。但失掉了木質(zhì)素粘結(jié)作用的纖維素經(jīng)不助雨水的沖刷而木質(zhì)素粘結(jié)作用的纖維素經(jīng)不助雨水的沖刷而脫落，使新的木材表面重新裸露，開始下一個脫落，使新的木材表面重新裸露，開始下一個風蝕循環(huán)。風蝕循環(huán)。 利用紅外光譜對人工老利用紅外光譜對人工老化的木材進行分析的結(jié)果證化的木材進行分析的結(jié)果證明，隨著風蝕時間的延長，明，隨著風蝕時間的延長，木材內(nèi)的羰基吸收帶（

20、波數(shù)木材內(nèi)的羰基吸收帶（波數(shù)1720和和1735厘米厘米-1 ）增加，）增加，而木素吸收帶（波數(shù)而木素吸收帶（波數(shù)1265厘厘米米-1和和1510厘米厘米-1 ）逐漸降）逐漸降低。低。 羰基的增加是木素及纖羰基的增加是木素及纖維素氧化的結(jié)果，木素含量維素氧化的結(jié)果，木素含量降低是由光降解引起的。降低是由光降解引起的。波數(shù)（厘米-1）波長（微米）紫外線照射后木材的紅外光譜變化紫外線照射后木材的紅外光譜變化 經(jīng)過計算可以得到在不同照射時間的木質(zhì)素含量：經(jīng)過計算可以得到在不同照射時間的木質(zhì)素含量： 照射時間（天）照射時間（天） 0 1 4 10 20 40木質(zhì)素含量（木質(zhì)素含量（%）28.0 26.

21、0 23.4 19.2 16.5 14.5（二）顏色變化（二）顏色變化 木材暴露在陽光下，幾個月后即可出現(xiàn)變木材暴露在陽光下，幾個月后即可出現(xiàn)變黃甚至變褐現(xiàn)象，這些顏色變化是木質(zhì)素和木黃甚至變褐現(xiàn)象，這些顏色變化是木質(zhì)素和木材抽出物的化學變化的結(jié)果。材抽出物的化學變化的結(jié)果。光澤度（保留率%）風蝕時間（天）室外風蝕材的光澤度變化室外風蝕材的光澤度變化顏色差異顏色差異 風蝕時間（天）風蝕時間（天）室外風蝕材的顏色變化室外風蝕材的顏色變化南部黃松南部黃松紅杉紅杉花旗松花旗松西部側(cè)柏西部側(cè)柏（三）微觀變化（三）微觀變化 電鏡下觀察風蝕木材，發(fā)現(xiàn)胞間層、細胞電鏡下觀察風蝕木材，發(fā)現(xiàn)胞間層、細胞壁的各層

22、之間的結(jié)合受到破壞，細胞壁收縮使壁的各層之間的結(jié)合受到破壞，細胞壁收縮使壁上的微裂擴大，針葉材細胞受損傷的最初標壁上的微裂擴大，針葉材細胞受損傷的最初標志是早材細胞壁上的具緣紋孔的紋孔口增大。志是早材細胞壁上的具緣紋孔的紋孔口增大。（四）侵蝕速率（四）侵蝕速率 指木材在指木材在100年內(nèi)的厚度損失。年內(nèi)的厚度損失。 針葉材的早材侵蝕速率為每針葉材的早材侵蝕速率為每100年年6毫米，毫米，堅實的、密度高的闊葉材的侵蝕速率與針葉材堅實的、密度高的闊葉材的侵蝕速率與針葉材的晚材接近，每的晚材接近，每100年約為年約為3毫米。毫米。三三 風蝕的化學反應(yīng)風蝕的化學反應(yīng) 紫外線是木材風蝕反應(yīng)的主要動力。在

23、紫紫外線是木材風蝕反應(yīng)的主要動力。在紫外線的作用下，產(chǎn)生各種自由基，這些自由基外線的作用下，產(chǎn)生各種自由基，這些自由基與氧作用，經(jīng)由一種氫過氧化物自由基中間體與氧作用，經(jīng)由一種氫過氧化物自由基中間體產(chǎn)生熱敏和光敏的氫過氧化物。從而破壞了木產(chǎn)生熱敏和光敏的氫過氧化物。從而破壞了木材的穩(wěn)定性和抗風蝕性能。材的穩(wěn)定性和抗風蝕性能。（一）纖維素和半纖維素中的自由基反應(yīng)（一）纖維素和半纖維素中的自由基反應(yīng)（二）木質(zhì)素中的自由基反應(yīng)（二）木質(zhì)素中的自由基反應(yīng)相對吸收相對吸收 波長（微米）波長（微米）木素的紫外線吸收光譜木素的紫外線吸收光譜（三）影響自由基形成和穩(wěn)定性的因素（三）影響自由基形成和穩(wěn)定性的因素

24、1 水分水分：木材含水率從：木材含水率從0%增加到增加到3.2%時，自時，自由基濃度增加，含水率達到由基濃度增加，含水率達到6.3%時，自由基時，自由基濃度達到峰值，以后隨含水率的增加，自由基濃度達到峰值，以后隨含水率的增加，自由基濃度下降。濃度下降。2 氧氧：空氣中的氧是活化木材表面的重要因素，：空氣中的氧是活化木材表面的重要因素，氧與自由基相互作用生成的過氧化物很不穩(wěn)定，氧與自由基相互作用生成的過氧化物很不穩(wěn)定，分解后產(chǎn)生各種含氧的發(fā)色團，使木材改變顏分解后產(chǎn)生各種含氧的發(fā)色團，使木材改變顏色。色。四四 木材的耐候處理木材的耐候處理（一）成膜型裝飾材料（一）成膜型裝飾材料1 涂料涂料：保護

25、木材免受風蝕的能力最強，對顏色：保護木材免受風蝕的能力最強，對顏色的選擇范圍最廣，能阻止外界水分的滲入，消的選擇范圍最廣，能阻止外界水分的滲入，消除木材表面的光降解。除木材表面的光降解。2 清漆清漆：可以保留木材的天然紋理，但清漆的耐：可以保留木材的天然紋理，但清漆的耐久性有限，不適于室外用材的表面涂飾。久性有限，不適于室外用材的表面涂飾。（二）浸漬型裝飾材料（二）浸漬型裝飾材料1 抗水防腐劑抗水防腐劑WRP：由合成樹脂：由合成樹脂（1020%）、溶劑、蠟及防腐劑組成。）、溶劑、蠟及防腐劑組成。WRP處理使木材表面具有疏水的能力，使室處理使木材表面具有疏水的能力，使室外暴露的木材耐久性提高。外

26、暴露的木材耐久性提高。2 著色劑著色劑：把顏料加入到：把顏料加入到WRP或類似的透明浸或類似的透明浸漬型涂料中后，使得涂料帶有顏色并大大提高漬型涂料中后，使得涂料帶有顏色并大大提高耐久性。耐久性。3 防腐劑防腐劑：防腐劑可使木材抵御風蝕。：防腐劑可使木材抵御風蝕。4 表面處理劑表面處理劑：尤其是六價鉻的化合物處理木材：尤其是六價鉻的化合物處理木材表面時，可提高木材的耐久性。表面時，可提高木材的耐久性。（三）浸漬型裝飾材料配方（三）浸漬型裝飾材料配方 第四節(jié)第四節(jié) 木塑復合材（木塑復合材（WPC） 木材中注入不飽和烯烴類單體或低聚木材中注入不飽和烯烴類單體或低聚體、預聚體后，利用射線照射或催化加

27、體、預聚體后，利用射線照射或催化加熱手段提供能量，使其在木材內(nèi)聚合固熱手段提供能量，使其在木材內(nèi)聚合固著，這樣制得的材料稱為著，這樣制得的材料稱為WPC。一一 WPC的發(fā)展概況的發(fā)展概況二二 WPC的制造原料的制造原料（一）木材（一）木材 應(yīng)選擇浸注性能好的樹種木材作原料通常應(yīng)選擇浸注性能好的樹種木材作原料通常以樺木屬、槭木屬等闊葉散孔材最適宜。另外，以樺木屬、槭木屬等闊葉散孔材最適宜。另外，浸注用木材單板的含水率應(yīng)盡可能低，一般在浸注用木材單板的含水率應(yīng)盡可能低，一般在10%以下。以下。（二）樹脂液（二）樹脂液：主要有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、：主要有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、等乙烯類

28、單體，不飽和聚酯、丙烯醋酸乙烯、等乙烯類單體，不飽和聚酯、丙烯類低聚體等。類低聚體等。（三）添加劑（三）添加劑：包括著色劑、交聯(lián)劑、促進劑、：包括著色劑、交聯(lián)劑、促進劑、阻燃劑等。阻燃劑等。三三 WPC的制造方法的制造方法（一）浸注方法（一）浸注方法1 樹脂液向木材中的注入遵循常規(guī)的防腐藥劑的樹脂液向木材中的注入遵循常規(guī)的防腐藥劑的注入方法；注入方法；2 注入性的評定指標：有兩個注入性的評定指標：有兩個（1）單體存留率（）單體存留率（ML）：注入木材的單體的重）：注入木材的單體的重量相對于木材重量的百分率。量相對于木材重量的百分率。（2）理論最高單體率（）理論最高單體率（TMML）：把木材中空

29、）：把木材中空隙容積全部注滿單體時的單體存留率。隙容積全部注滿單體時的單體存留率。（3）相對單體存留率（）相對單體存留率（PTM）：即）：即ML相對于相對于TMML的百分率，表示單體充填木材空隙的百的百分率，表示單體充填木材空隙的百分率。分率。（二）聚合方法（二）聚合方法1 射線照射法：射線照射法：用高能射線照射浸漬了樹脂液的用高能射線照射浸漬了樹脂液的木材，使之產(chǎn)生聚合反應(yīng)生成木材，使之產(chǎn)生聚合反應(yīng)生成WPC。2 催化加熱法：催化加熱法：在樹脂液中預先添加溶解的催化在樹脂液中預先添加溶解的催化劑（聚合引發(fā)劑），注入木材后加熱聚合。常劑（聚合引發(fā)劑），注入木材后加熱聚合。常用過氧化苯甲乙酮、過

30、氧化甲乙酮作聚合引發(fā)用過氧化苯甲乙酮、過氧化甲乙酮作聚合引發(fā)劑。這種方法投資少，工藝簡便，適于小規(guī)模劑。這種方法投資少，工藝簡便，適于小規(guī)模生產(chǎn)。生產(chǎn)。3 射線照射法和催化加熱法的比較射線照射法和催化加熱法的比較4 聚合物含量（聚合物含量（PL）：）： 指聚合處理后指聚合處理后WPC內(nèi)聚合物的重量與未處內(nèi)聚合物的重量與未處理材重量的比值，又叫重量增加率。理材重量的比值，又叫重量增加率。5 轉(zhuǎn)化率（轉(zhuǎn)化率（CL）或聚合率：）或聚合率： 指聚合硬化的聚合物量相對于注入的樹脂指聚合硬化的聚合物量相對于注入的樹脂量的百分率，也可表示為聚合物含量與單體量的百分率，也可表示為聚合物含量與單體量的比值。量的

31、比值。四四 WPC的性質(zhì)和用途的性質(zhì)和用途（一）性質(zhì)（一）性質(zhì) 1 吸濕性和尺寸穩(wěn)定性：吸濕性和尺寸穩(wěn)定性：吸濕、吸水速度大大降吸濕、吸水速度大大降低；尺寸穩(wěn)定性提高。低；尺寸穩(wěn)定性提高。 WPC吸濕性降低的原因在于聚合物在木材吸濕性降低的原因在于聚合物在木材內(nèi)對水蒸汽擴散起阻濕作用。幾種內(nèi)對水蒸汽擴散起阻濕作用。幾種WPC吸濕平吸濕平衡時的阻濕率（衡時的阻濕率（MEE）和重量增加率（）和重量增加率（PL）的）的關(guān)系如下圖。關(guān)系如下圖。 尺寸穩(wěn)定性提高的原因在于尺寸穩(wěn)定性提高的原因在于WPC的增容作用的增容作用使處理材體積增加，從而使尺寸穩(wěn)定性提高。且使處理材體積增加，從而使尺寸穩(wěn)定性提高。且

32、與重量增加率（與重量增加率（PL）有密切關(guān)系，如圖。）有密切關(guān)系，如圖。 各種各種WPC的阻濕率（的阻濕率（MEE）和重量增加率（）和重量增加率（PL）的關(guān)系）的關(guān)系 吸濕吸濕吸水吸水MMA、UPS處理椴木處理椴木W(wǎng)PC的的ASE和和PL的關(guān)系的關(guān)系2 力學性質(zhì)：力學性質(zhì)：比未處理材提高，以硬度、耐磨性、比未處理材提高，以硬度、耐磨性、抗剪強度、抗壓強度較為明顯。一般力學性質(zhì)抗剪強度、抗壓強度較為明顯。一般力學性質(zhì)和單體的存留率或木材中聚合物的重量增加率和單體的存留率或木材中聚合物的重量增加率幾乎是平行增加的，如圖。幾乎是平行增加的，如圖。3 其它實用性能：其它實用性能：表面能磨光和拋光；耐腐

33、、耐表面能磨光和拋光；耐腐、耐候性提高；膠合力提高；加工性能較差。候性提高；膠合力提高；加工性能較差。（二）（二）WPC的用途的用途 WPC的力學性質(zhì)的力學性質(zhì) WPC的力學性質(zhì)的力學性質(zhì) 第五節(jié)第五節(jié) 木材強化木材強化一一 壓縮木壓縮木（一）壓縮密實機理（一）壓縮密實機理1 密度與強度的關(guān)系：密度與強度的關(guān)系：所有樹種的力學強度可以所有樹種的力學強度可以借密實的作用加以提高。借密實的作用加以提高。2 木材加壓的方向：木材加壓的方向：壓縮密實應(yīng)在垂直于木材紋壓縮密實應(yīng)在垂直于木材紋理的方向施壓，所有針葉樹材和闊葉樹環(huán)孔材理的方向施壓，所有針葉樹材和闊葉樹環(huán)孔材應(yīng)徑向加壓，其應(yīng)力應(yīng)徑向加壓，其應(yīng)

34、力應(yīng)變曲線如圖。僅闊葉應(yīng)變曲線如圖。僅闊葉樹散孔材可在徑向加壓，也可在弦向加壓密實。樹散孔材可在徑向加壓，也可在弦向加壓密實。3 水熱對木材塑性的影響：水熱對木材塑性的影響：濕熱狀態(tài)下木材的塑濕熱狀態(tài)下木材的塑性增加，如圖。性增加，如圖。針葉樹材和闊針葉樹材和闊葉樹環(huán)孔材徑葉樹環(huán)孔材徑向加壓時的應(yīng)向加壓時的應(yīng)力力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線壓縮的永久回復（壓縮的永久回復（%）熱壓溫度熱壓溫度（C）不同含水率和加壓時間下，從壓縮不同含水率和加壓時間下，從壓縮狀態(tài)永久回復與熱壓溫度的關(guān)系狀態(tài)永久回復與熱壓溫度的關(guān)系（二）壓縮木的制造方法（二）壓縮木的制造方法1 具體步驟具體步驟2 制造壓縮木時應(yīng)注意的問題制造

35、壓縮木時應(yīng)注意的問題（1）樹種）樹種：以材質(zhì)均勻、紋理通直、水不溶性：以材質(zhì)均勻、紋理通直、水不溶性抽提物含量低的木材以樺木為好。抽提物含量低的木材以樺木為好。（2）素材含水率及預處理）素材含水率及預處理：熱壓時木材細胞壁：熱壓時木材細胞壁中應(yīng)含有不少于中應(yīng)含有不少于6%的水分。的水分。（3）熱壓后應(yīng)保壓冷卻）熱壓后應(yīng)保壓冷卻。（三）壓縮木的性質(zhì)和用途（三）壓縮木的性質(zhì)和用途二二 強化木（金屬木）強化木（金屬木）（一）制造方法（一）制造方法：將試材壓入熔融合金中，用真：將試材壓入熔融合金中，用真空和加壓聯(lián)合處理，使合金注入木材中?？蘸图訅郝?lián)合處理，使合金注入木材中。（二）性質(zhì)和用途（二）性質(zhì)和

36、用途1 性質(zhì)：性質(zhì)：與素材相比，強化木的密度增加很大，與素材相比，強化木的密度增加很大，各項力學強度指標都有相應(yīng)的提高，特別是硬各項力學強度指標都有相應(yīng)的提高，特別是硬度指標的增加尤為明顯。度指標的增加尤為明顯。2 用途：用途：強化木的使用范圍有限，只用在某些特強化木的使用范圍有限，只用在某些特殊的場合。殊的場合。三三 浸漬木浸漬木（一）制造方法（一）制造方法1 浸漬用樹脂：浸漬用樹脂：以酚醛樹脂用得較多。以酚醛樹脂用得較多。2 浸漬木制造工藝：浸漬木制造工藝：浸漬單板，干燥后層壓制成浸漬單板，干燥后層壓制成（1）單板浸漬）單板浸漬（2）單板干燥）單板干燥（二）性質(zhì)和用途（二）性質(zhì)和用途1 性

37、質(zhì)：性質(zhì)：尺寸穩(wěn)定性提高，如圖；力學性質(zhì)方面，尺寸穩(wěn)定性提高，如圖；力學性質(zhì)方面，順紋抗壓強度提高，順紋抗拉和順紋抗剪強度順紋抗壓強度提高，順紋抗拉和順紋抗剪強度略有下降，沖擊韌性降幅較大，故不能用于對略有下降，沖擊韌性降幅較大，故不能用于對沖擊強度有嚴格要求的場合。沖擊強度有嚴格要求的場合。2 用途：用途：主要用作汽車模具。主要用作汽車模具。四四 膠壓木（硬化層積材膠壓木（硬化層積材） 將酚醛樹脂的初期縮聚物擴散到單板的細將酚醛樹脂的初期縮聚物擴散到單板的細胞壁中，在不使樹脂固化的溫度下使單板木材胞壁中，在不使樹脂固化的溫度下使單板木材干燥并層積，然后在高溫、高壓下使樹脂固化，干燥并層積，然

38、后在高溫、高壓下使樹脂固化，制得的產(chǎn)品稱膠壓木。制得的產(chǎn)品稱膠壓木。（一）制造方法（一）制造方法1 浸漬用樹脂：浸漬用樹脂：酚醛樹脂最好酚醛樹脂最好2 制造工藝：制造工藝：（二）性質(zhì)和用途（二）性質(zhì)和用途 與素材相比，膠壓木的結(jié)構(gòu)均勻，含水率與素材相比，膠壓木的結(jié)構(gòu)均勻，含水率分布均勻，內(nèi)應(yīng)力小，不易開裂和翹曲變形，分布均勻，內(nèi)應(yīng)力小，不易開裂和翹曲變形，力學強度指標提高；表面有天然光澤，可砂光、力學強度指標提高；表面有天然光澤，可砂光、拋光修飾；耐久性提高；電絕緣性提高。拋光修飾；耐久性提高；電絕緣性提高。 第六節(jié)第六節(jié) 木材軟化（塑化）木材軟化（塑化） 一一 木材軟化機理木材軟化機理（一）

39、木材力學性質(zhì)基本概念（一）木材力學性質(zhì)基本概念1 應(yīng)力和應(yīng)變：應(yīng)力和應(yīng)變： 應(yīng)力指木材在受到外力作用時，木應(yīng)力指木材在受到外力作用時，木材在單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)力；應(yīng)變指在外力作材在單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)力；應(yīng)變指在外力作用下，木材在單位長度上所產(chǎn)生的變形。用下，木材在單位長度上所產(chǎn)生的變形。2 彈性和彈性模量：彈性和彈性模量： 彈性指固體受到外力而產(chǎn)生的彈性指固體受到外力而產(chǎn)生的變形，在卸載后變形消失，可以完全恢復其原有變形，在卸載后變形消失，可以完全恢復其原有形狀和尺寸的性能；彈性模量是指材料發(fā)生單位形狀和尺寸的性能；彈性模量是指材料發(fā)生單位應(yīng)變時的應(yīng)力，它表征材料抵抗變形能力的大小，應(yīng)變時

40、的應(yīng)力，它表征材料抵抗變形能力的大小，模量越大，越不易變形。模量越大，越不易變形。3 塑性和塑性變形：塑性和塑性變形： 當木材所受的外力超過比例極限應(yīng)力時，當木材所受的外力超過比例極限應(yīng)力時，應(yīng)變不隨應(yīng)力成比例增加，而是應(yīng)變的增長應(yīng)變不隨應(yīng)力成比例增加，而是應(yīng)變的增長速度超過應(yīng)力的增長速度，外力消失后，木速度超過應(yīng)力的增長速度，外力消失后，木材產(chǎn)生永久殘留變形部分，稱為塑性變形，材產(chǎn)生永久殘留變形部分，稱為塑性變形，木材的這一性質(zhì)稱為塑性。木材的這一性質(zhì)稱為塑性。（二）木材軟化機理（二）木材軟化機理1 材料可塑化及其特點材料可塑化及其特點 材料可塑化指通過適當處理，可以使材料材料可塑化指通過適

41、當處理，可以使材料呈現(xiàn)塑性的性質(zhì)。特點：呈現(xiàn)塑性的性質(zhì)。特點：（1）彈性模量降低）彈性模量降低材料變軟；材料變軟；（2）彈性區(qū)域變小或消失）彈性區(qū)域變小或消失變形后難以恢復；變形后難以恢復；（3）破壞應(yīng)變增大）破壞應(yīng)變增大材料變形增大；材料變形增大；（4）破壞能量增大）破壞能量增大脆性材料變?yōu)檎硿?。脆性材料變?yōu)檎硿? 膨脹變形膨脹變形 木材吸著水、氨或低分子醇、酚、胺等極性木材吸著水、氨或低分子醇、酚、胺等極性氣體或液體時會產(chǎn)生膨脹，從而彈性模量降低，氣體或液體時會產(chǎn)生膨脹，從而彈性模量降低，軟化的起始溫度降低。變形程度因膨脹劑的種類軟化的起始溫度降低。變形程度因膨脹劑的種類不同而異，如圖。

42、不同而異，如圖。用各種膨脹劑飽和了的木材，剪切模量和溫度的關(guān)系用各種膨脹劑飽和了的木材，剪切模量和溫度的關(guān)系溫度溫度（C）彈性模量相對值彈性模量相對值3 降低木材細胞壁組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低木材細胞壁組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（1）玻璃化轉(zhuǎn)變）玻璃化轉(zhuǎn)變（2）細胞壁組分的玻璃化轉(zhuǎn)變）細胞壁組分的玻璃化轉(zhuǎn)變由于木質(zhì)素和半纖維素為典型的無定形高聚物，由于木質(zhì)素和半纖維素為典型的無定形高聚物，具有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變特性。具有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變特性。4 木材成分的可塑化木材成分的可塑化 用膨脹劑處理木材時，纖維素、半纖維素用膨脹劑處理木材時，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分子之間的位移以及胞間層細胞之間和木質(zhì)素分子

43、之間的位移以及胞間層細胞之間位置的交錯和移動是木材產(chǎn)生塑性變形的根本位置的交錯和移動是木材產(chǎn)生塑性變形的根本原因。原因。溫度溫度無定形高聚物無定形高聚物的溫度的溫度形變形變和溫度和溫度彈性彈性模量曲線模量曲線二二 木材軟化處理木材軟化處理（一）木材塑化目的（一）木材塑化目的1 成型加工：成型加工：包括三個連續(xù)工序：軟化、成型和包括三個連續(xù)工序：軟化、成型和固定。固定。2 壓密化：壓密化：可提高木材的強度和彈性模量，還可可提高木材的強度和彈性模量，還可對木材進行特殊的壓花加工。對木材進行特殊的壓花加工。3 碎料成型：碎料成型：制造纖維板和刨花板。制造纖維板和刨花板。4 永久塑化：永久塑化：5 塑

44、料化：塑料化：木材進行深度化學處理，處理劑進入木材進行深度化學處理，處理劑進入木材細胞壁微纖絲的結(jié)晶區(qū)，木材變?yōu)闊崴苄阅静募毎谖⒗w絲的結(jié)晶區(qū)，木材變?yōu)闊崴苄圆牧稀２牧?。（二）木材軟化處理（二）木材軟化處? 物理法物理法 又稱水熱處理法，以水為軟化劑，同時加又稱水熱處理法，以水為軟化劑，同時加熱使木材軟化。熱使木材軟化。（1）蒸煮法）蒸煮法（2）高頻加熱法）高頻加熱法（3）微波加熱法）微波加熱法2 化學藥劑處理法化學藥劑處理法（1）堿處理法：）堿處理法：用用1015%NaOH或或1520%KOH溶液處理，但易產(chǎn)生變色和塌陷溶液處理，但易產(chǎn)生變色和塌陷等缺陷，可用等缺陷，可用35%的雙氧水漂白

45、。的雙氧水漂白。（2）氨處理）氨處理A 液態(tài)氨處理液態(tài)氨處理v 可用于所有闊葉樹材；可用于所有闊葉樹材；v 定型后恢復原狀的回彈性小；定型后恢復原狀的回彈性小；v 但因刺激性較強，操作必須在密閉系統(tǒng)內(nèi)進行。但因刺激性較強，操作必須在密閉系統(tǒng)內(nèi)進行。B 氨水處理：氨水對木材有四個作用：氨水處理：氨水對木材有四個作用：v化學變化：木素和戊聚糖少量溶解，水抽出物化學變化：木素和戊聚糖少量溶解，水抽出物增加。增加。v 超微觀結(jié)構(gòu)變化：氨分子進入微纖絲內(nèi)部，超微觀結(jié)構(gòu)變化：氨分子進入微纖絲內(nèi)部，使基本纖絲間產(chǎn)生大量微毛細管。用氨水處理使基本纖絲間產(chǎn)生大量微毛細管。用氨水處理樺木試樣后解吸，其對正己烷的吸

46、附曲線以及樺木試樣后解吸，其對正己烷的吸附曲線以及細胞壁內(nèi)各種微毛細管所占的體積如圖。細胞壁內(nèi)各種微毛細管所占的體積如圖。v塑性變化：塑性變形提高。塑性變化：塑性變形提高。v強度變化：只抗壓強度和靜曲強度有所下降，強度變化：只抗壓強度和靜曲強度有所下降，其它指標都恢復到原有水平。其它指標都恢復到原有水平。氨水處理材（樺木）對氨水處理材（樺木）對正己烷的等溫吸附曲線正己烷的等溫吸附曲線（20 C ）吸附量（吸附量（mg/g）樺木處理材中各種微毛細管樺木處理材中各種微毛細管體積與氨水濃度的關(guān)系體積與氨水濃度的關(guān)系各種微毛細管的體積各種微毛細管的體積(cm3/g)C 氣態(tài)氨處理：成型性能不如液態(tài)氨好。氣態(tài)氨處理：成型性能不如液態(tài)氨好。D 尿素處理：抗壓強度提高；吸濕膨脹性下降；尿素處理：抗壓強度提高；吸濕膨脹性下降；尺寸穩(wěn)定性提高；材色有一些改變。尺寸穩(wěn)定性提高；材色有一些改