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人工林赤桉木材抽提物特性与胶合微扰机理研究

作　者: 戚红晨
导　师: 彭万喜
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 赤桉木材抽提物溶出动力学胶合微扰机理
分类号: TS61
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

赤桉速生,耐寒,抗病,可在湖南、江西、四川等省份大面积种植,其木材可广泛用于人造板。然而,赤桉木材大部分属于幼龄材,木材抽提物含量非常高,导致桉树木材改性、胶合、涂饰等加工中产生严重缺陷。为了揭示抽提物对赤桉木材加工性能影响的内在行为,经过近三年试验研究,得到许多有益的研究结果,具体如下：(1)Py-GC-MS分析结果显示,裂解温度为350℃、600℃、750℃时,赤桉木材苯醇抽提物中分别鉴定出174种、144种、184种化合物,组分主要分别集中在保留时间≥40min(68.7%)、≤20min(8.51%)、20～40min(67.69%)；而赤桉木材丙酮/乙醚抽提物中则分别鉴定出127种、106种、116种化合物,组分主要分别集中在保留时间≥40min(65.7%)、≤20min(9.61％).20～40 min(64.96%).(2)赤桉木材抽出物的溶出大致可分为三个阶段,开始时的快速溶出、中期的缓慢溶出及后期的稳定阶段。随着碱溶液浓度的升高,抽出物的溶出率呈现出先增大再减小的趋势。在25℃下,KOH、NaOH、LiOH溶液较佳的浓度分别为17.5%、18.5%、15.0%；在较佳浓度下,苯醇预处理对溶出率影响高度显著,溶出率为处理前的一倍多,而苛性碱种类对溶出率影响不显著；在25℃下,采用18.5%NaOH、17.5%KOH、15.0%LiOH处理赤桉木粉素样,抽提时间选择20h、24h、24h比较理想。抽出物溶出的反应可视为一级反应,反应级数为1.02,随着温度的升高,反应速率常数增大,反应的活化能Ea=14549.86J/mol,指前因子A=20.48h-1。(3)红外光谱、核磁共振、电镜等分析结果表明,赤桉木材抽提物有三种胶合微扰作用：①抽提物中的极性化合物如酸、酮、醛、胺等会留存在成材表面,与酚醛树脂发生反应,一方面阻止或延缓酚醛树脂与木材主要成分发生反应,另一方面影响胶粘剂的固化；抽提物中的非极性化合物如酯类物质在木材表面聚集,使木质材料表面的极性降低,表面自由能降低,使胶合状况恶化。②抽提物中含有大量的活性基团,如羟基、羰基、羧基、胺基等,这些基团易与酚醛树脂发生缩合反应,析出的固体物质污染了木材表面,阻碍木材表面活性基团与胶粘剂中活性基团发生连结,严重影响了木材的胶合性能。③木材抽提物堵塞木材导管、纹孔,对流体渗入木材内部起到结构屏障作用,妨碍胶液向木材表面扩散,影响外来化合物的性质、结构和润湿性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 前言  9-17
  1.1 赤桉木材资源与利用  9-10
  1.2 木材抽提物研究现状  10-12
    1.2.1 木材抽提物的种类与化学成分  10-11
    1.2.2 抽提物在木质部的微区分布研究  11-12
  1.3 提取物对木材材性和加工的影响  12-14
    1.3.1 木材抽提物与木材颜色的关系  12
    1.3.2 木材抽提物对木材酸碱性质的影响  12-13
    1.3.3 抽提物对木材气味、滋味的影响  13
    1.3.4 抽提物对木材加工的影响  13-14
    1.3.5 抽提物对木材胶合性能的影响  14
  1.4 木材抽提物调控方法研究  14-16
    1.4.1 抽提物的溶出规律  14-15
    1.4.2 抽提工艺的研究现状  15-16
  1.5 创新点  16-17
2 赤桉木材苯/醇抽提物成分的Py-GC-MS分析  17-35
  2.1 材料与方法  17-18
    2.1.1 试验材料  17
    2.1.2 试验方法  17-18
      2.1.2.1 木片处理  17-18
      2.1.2.2 Py-GC-MS分析  18
  2.2 结果与分析  18-33
    2.2.1 试验结果  18-32
    2.2.2 赤桉木材苯-醇抽提物成分对比分析  32-33
  2.3 小结  33-35
3 赤桉木材丙酮/乙醚提物成分的Py-GC-MS分析  35-49
  3.1 材料与方法  35
    3.1.1 试验材料  35
    3.1.2 试验方法  35
      3.1.2.1 木材抽提物提取  35
      3.1.2.2 Py-GC-MS分析  35
  3.2 结果与分析  35-47
    3.2.1 试验结果  36-46
    3.2.2 赤桉丙酮/乙醚抽提物成分对比分析  46-47
  3.3 小结  47-49
4 赤桉木材抽提物溶出动力学研究  49-61
  4.1 材料与方法  49-50
    4.1.1 试验材料  49
    4.1.2 试验方法  49-50
      4.1.2.1 苯-醇溶液提取  49
      4.1.2.2 碱溶液提取  49-50
  4.2 结果与分析  50-58
    4.2.1 抽出物的溶出率与溶出规律  50-52
      4.2.1.1 不同处理条件对抽提物溶出率的影响  50-51
      4.2.1.2 抽提物的溶出规律  51-52
    4.2.2 抽出物溶出动力学  52-58
      4.2.2.1 反应级数的确定  53-56
      4.2.2.2 速率常数的确定  56-57
      4.2.2.3 活化能的确定  57-58
  4.3 小结  58-61
5 抽提物对赤桉木材胶合的微扰机理研究  61-71
  5.1 材料与方法  61-63
    5.1.1 试验材料  61
    5.1.2 试验设备与仪器  61-62
    5.1.3 试验方法  62-63
  5.2 结果与分析  63-69
    5.2.1 抽提对赤桉木材胶合性能的影响  63-64
    5.2.2 抽提物微扰赤桉木材胶合的界面分析  64
    5.2.3 抽提物微扰赤桉木材胶合的红外光谱分析  64-66
    5.2.4 抽提物微扰赤桉木材胶合的核磁共振分析  66-68
    5.2.5 抽提物微扰赤桉木材胶合的电镜分析  68-69
  5.3 小结  69-71
6 结论  71-73
参考文献  73-79
攻读学位期间的主要学术成果  79-81
致谢  81

人工林赤桉木材抽提物特性与胶合微扰机理研究

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