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蒸汽湿热处理对速生杨材性影响的研究

作　者: 孙小苗
导　师: 潘彪
学　校: 南京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 速生杨蒸汽处理正交优化实验物理性质力学性质材色 FTIR
分类号: S781
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 83次
引　用: 3次
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内容摘要

本文通过正交优化实验研究了蒸汽处理三个因素初始含水率、处理时间、蒸汽温度对速生杨木的材色指标、主要物理性质和力学性质的影响规律,通过综合评分得出了最优处理条件,并系统研究优化处理杨木的材性,得出如下结论:1.蒸汽温度是影响木材色度学指数的主要因素;明度L*随着蒸汽温度的提高和处理时间的延长而降低;红绿色品指数a*和色差△E*随着蒸汽温度的提高和处理时间的延长而增大;黄蓝色品指数b*随着蒸汽温度的提高和处理时间的延长而增大,随着初始含水率的增大而减小;处理材明度降低,红绿色品指数、黄蓝色品指数提高,即变暗、变红、变黄、变饱和;2.处理材的气干密度随着初始含水率的提高,处理时间的延长和蒸汽温度的提高而减小;气干平衡含水率和体积干缩系数随着初始含水率的提高而提高,随着蒸汽温度的增加,处理时间的延长而减小,蒸汽温度和试件初始含水率分别对二者有显著影响;3.处理材的顺纹抗压强度和抗弯强度随着处理时间的延长和蒸汽温度的增大而减小;抗弯弹性模量随着初始含水率的增加而降低,随着处理时间的延长和蒸汽温度的增加而增大;初始含水率,处理时间和蒸汽温度对顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均无显著影响;4.初始含水率8%,处理时间30min,蒸汽温度160℃为最优处理工艺条件;该条件下的处理材与原木色差为27.69NBS,与柚木材色色差仅为6.86NBS;气干密度、平衡含水率和体积干缩系数均有所降低,尺寸稳定性有一定提高;木材吸水性增大;木材的顺纹抗压强度和抗弯强度均略有下降,而抗弯弹性模量略有增加;木材导管、射线以及纹孔结构都有一定改变;5.处理材的耐光性明显高于素材;明度随着光照时间略有降低;红绿色品指数先增大后减小,60小时后稳定;黄蓝色品指数在0~24小时内缓慢减小,随后稳定;色饱和度c*在20小时内先减小,然后缓缓增大;色调角h°在光照过程前12h降低,随后增大,光照前后的色调角变化为0.205°;处理材色差△E*自0~24小时内逐渐增加,随后略有降低,整体上处理前后色差差别不大;6.红外光谱分析得出木材的化学成分含量有所变化,纤维素、半纤维素含量降低,木素含量有所提高;木材成分构造和相对含量的变化是材色、物理力学性质变化的内在原因。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 我国木材资源的现状  10
  1.2 杨树及杨木人工林  10-11
  1.3 人工林杨木的性质和加工利用  11-12
  1.4 杨木改性的研究现状  12-14
    1.4.1 木材的蒸汽改性  12-13
    1.4.2 木材蒸汽改性的研究现状  13-14
  1.5 研究内容及创新点  14-15
    1.5.1 研究内容  14
    1.5.2 课题创新点  14-15
2 蒸汽湿热处理对杨木材色的影响  15-26
  2.1 色度学基础理论  15-17
    2.1.1 颜色  15
    2.1.2 颜色空间  15-17
    2.1.3 木材材色的孟塞尔空间表征  17
  2.2 材料和方法  17-20
    2.2.1 材料  17-18
    2.2.2 设备  18-19
    2.2.3 实验方法  19
    2.2.4 测量方法  19-20
  2.3 试验方案  20-21
    2.3.1 正交试验设计原理  20
    2.3.2 实验设计  20-21
  2.4 结果及讨论  21-25
    2.4.1 杨木色度学指标的测量结果  21
    2.4.2 蒸汽处理条件对杨木材色的影响规律  21-25
      2.4.2.1 明度 L*的变化规律  21-23
      2.4.2.2 红绿色品指数a*的变化规律  23
      2.4.2.3 黄蓝色品指数b*的变化规律  23-24
      2.3.2.4 色差△E*的变化规律  24-25
  2.5 结论  25-26
3 蒸汽湿热处理对杨木物理力学性质的影响  26-38
  3.1 材料与方法  27-30
    3.1.1 材料  27
    3.1.2 设备  27
    3.1.3 测量方法  27-30
      3.1.3.1 气干密度的测量  27-28
      3.1.3.2 平衡含水率的测量  28
      3.1.3.3 干缩率的测量  28-29
      3.1.3.4 顺纹抗压强度的测量  29
      3.1.3.5 抗弯强度的测量  29
      3.1.3.6 抗弯弹性模量的测量  29-30
  3.2 结果与讨论  30-36
    3.2.1 蒸汽处理条件对杨木主要物理性质的影响规律  30-33
      3.2.1.1 气干密度的变化规律  30-31
      3.2.1.2 气干平衡含水率的变化规律  31-32
      3.2.1.3 体积干缩系数的变化规律  32-33
    3.2.2 蒸汽处理条件对杨木主要力学强度的影响规律  33-36
      3.2.2.1 顺纹抗压强度的变化规律  33-34
      3.2.2.2 杨木抗弯强度的变化规律  34-35
      3.2.2.3 杨木抗弯弹性模量的变化规律  35-36
  3.3 结论  36-38
4 最佳工艺条件确定及该条件处理杨木的性质  38-50
  4.1 主成分分析  38-41
    4.1.1 主成分分析  38-39
    4.1.2 正交实验的主成分分析  39-41
  4.2 优化实验设计  41-48
    4.2.1 综合评分优化设计  41
    4.2.2 优化实验  41-42
    4.2.3 优化实验的色度学分析  42-44
      4.2.3.1 优化实验的色度学分析  42-43
      4.2.3.2 优化实验处理材与柚木的材色对比  43-44
    4.2.4 优化实验处理木材的主要物理性质分析  44-46
      4.2.4.1 优化实验处理木材的主要物理性质  44
      4.2.4.2 优化实验处理木材的 ASE  44-46
    4.2.5 优化实验处理材的主要力学强度  46-47
    4.2.6 优化处理木材的构造变化  47-48
  4.3 结论  48-50
5 蒸汽湿热处理杨木材色的耐光性研究  50-58
  5.1 木材的耐光性  50-52
    5.1.1 木材耐光性  50
    5.1.2 木材光变色的物质基础  50
    5.1.3 木材光变色反应的化学过程  50-51
    5.1.4 木材光变色的研究现状  51-52
  5.2 蒸汽湿热处理木材的耐光性研究  52-57
    5.2.1 材料与方法  52-53
      5.2.1.1 材料  52
      5.2.1.2 设备  52
      5.2.1.3 方法  52-53
    5.2.2 结果与分析  53-57
      5.2.2.1 明度 L*变化规律  53-54
      5.2.2.2 红绿色品指数a*的变化规律  54
      5.2.2.3 黄蓝色品指数b*的变化规律  54-55
      5.2.2.4 色饱和度c*的变化规律  55
      5.2.2.5 色调角h°的变化规律  55-56
      5.2.2.6 色差△E*的变化规律  56
      5.2.2.7 杨木蒸汽处理材耐光性的讨论  56-57
  5.3 结论  57-58
6 蒸汽湿热处理木材的红外光谱分析  58-63
  6.1 红外光谱分析  58-59
  6.2 红外光谱分析在木材科学中的应用现状  59
  6.3 材料与方法  59
  6.4 结果与讨论  59-62
    6.4.1 杨木 FTIR 谱图解释  60-61
    6.4.2 综纤维素的分析  61
    6.4.3 木质素的分析  61
    6.4.4 谱图与处理材性质的关系浅析  61-62
      6.4.4.1 木材颜色的变化  61
      6.4.4.2 木材主要物理力学性质的变化  61-62
  6.5 结论  62-63
7 总结论  63-65
参考文献  65-68
详细摘要  68-71

蒸汽湿热处理对速生杨材性影响的研究

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