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超临界CO_2流体改善木材渗透性及夹带物物理表征的研究

肖忠平  
【摘要】:木材的功能性改良是木材科学研究的热点,应用超临界流体技术进行木材的功能性改良是近期木材科学界所关注的高新技术之一。本文利用超临界CO_2流体特有的低粘度和高扩散系数特性对木质材料进行改性处理。 分别以甲醇、乙醇、苯-乙醇为夹带剂,利用超临界CO_2对马尾松、檫木进行处理,采用升水置换法测定处理材的渗透性。结果表明,无论是否采用夹带剂,试材经超临界CO_2流体处理后,渗透性得到了较大的改善,夹带剂的使用更有利于木材渗透性的提高,在三种夹带剂中,以苯一乙醇效果最佳。以苯一乙醇为夹带剂,考察超临界CO_2处理工艺对杉木、马尾松、檫木渗透性影响,发现处理压力的增大有利于木材渗透性的提高,处理温度和处理时间对渗透性的影响较复杂,不同树种,处理温度和处理时间的最佳值也不同。通过光学数码显微镜和扫描电镜的观察,可以看到经超临界CO_2流体处理后木材内的抽提物被浸提出,细胞壁上的纹孔膜被击破。 以超临界CO_2携带戊唑醇和IPBC为例来分析超临界CO_2流体对木质材料进行改性处理的工艺。利用高效液相色谱对处理材中戊唑醇和IPBC的测定,分析药剂在木质材料中的分布。结果表明,处理压力的增大,试材中改性剂的平均留着率和分布梯度都增大,处理温度在40℃-50℃,处理时间30min-60min为宜。对经超临界CO_2处理后试材的防腐性能,力学性能、尺寸稳定性以及抗流失性能进行评价。结果表明,经戊唑醇,IPBC处理后的杉木、马尾松、中密度纤维板和刨花板的防腐性能达到Ⅰ级:处理材的抗弯强度和抗弯弹性模量有一定程度的下降;杉木、马尾松处理后吸湿性无变化,中密度纤维板、刨花板处理后的吸水厚度膨胀率也无变化;两种药剂的抗流失性较好。 综合应用光学数码显微镜,SEM-EDAX,FTIR等现代分析技术对戊唑醇和IPBC在木质材料中的分布状况进行分析。结果表明,戊唑醇和IPBC附着在细胞壁中,保持了木材多孔的特性;两种药剂与木材分子之间没有发生化学官能团的结合,保持了药剂的原有结构。


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