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热改性木材分析技术(低场核磁共振法)
点击次数:534 更新时间:2023-02-19

热改性木材分析技术(低场核磁共振法)

木材改性是改进木材性质的工艺过程,它用化学、生物或物理介质作用于木材,使木材在服务周期中,人们所希望的性质得到加强。

木材改性的方法

木材化学改性:化学反应物与木材细胞壁聚合物羟基发生化学反应,导致反应物与木材基质之间生成共价键

木材热改性:对木材加热,导致木材成分的一定程度的降解,从而使木材性质产生所希望的改善

木材表面改性:采用化学、物理或生物(酶)试剂施加于木材表面,以获得所希望的性能改善。

木材浸渍改性:用惰性材料(浸渍剂)填充木材基质,以便获得所希望的性能改变。

木材压密化改性:先对木材汽蒸或热水煮,使其软化,然后在热压机上将木材热压到zhi定厚度,从而改善木材密度和强度。

木材热改性的机理(木材炭化)

热改性是迄今为止木材改性的方法中,工业化推广应用最成功、经济效益显著的木材改性方法。

木材是由半纤维、纤维素、木素和少量抽提物组成。半纤维素耐热性能较差,在高温作用下首先降解,生成游离的乙酸、甲酸、甲醇,而释放的有机酸作为一种催化剂又加速了半纤维素及纤维素无定形区的降解,因而木材中吸湿性羟基显著减少,使木材的吸湿性降低,尺寸稳定性增加。又随着纤维素无定形区的降解,从而增加了结晶区的比例,这也降低了木材的吸湿性,增加了尺寸稳定性。此外,热处理过程中,木素网状体中横向连接的增加也增加了尺寸稳定性。

热改性木材分析技术(低场核磁共振法)

热改性木材性能改善的几个原因

-木材热降解过程中,生成乙酸、甲酸等酸性物质,这使热处理材中腐朽菌的代谢过程受到影响,从而增强了耐腐性。

-木材热降解过程中,生成了多种酚类化合物,香草quan能阻止或延缓腐朽菌的生长。

-纤维素结晶区比例的增加,限制或延缓了非酶的氧化剂对纤维素长分子链的降解及可溶的低聚糖或单糖对木材细胞腔的扩散。

-木素网状体中横向连接的增加,阻碍了非酶的氧化剂的反应以及木素分解酶对木素的降解。

-热改性材吸湿性及吸水性的降低,也不利于腐朽菌的寄生和繁殖。

低场核磁共振法用于热改性木材研究原理

低场核磁共振法可用于热改性木材显微结构和水分组成的研究。对不同温度下热改性木材样品进行研究,并与未改性的木材样品进行比较。采用脉冲场梯度激发回波法研究木材不同细胞结构中孔隙的高度各向异性大小分布。低温孔隙率测量得到了束缚水大小的上限值,结合低温孔隙率测量和弛豫测量数据可以确定细胞壁微孔的大小。

热改性木材分析技术(低场核磁共振法)

热改性木材分析技术(低场核磁共振法)

核磁共振低温孔隙率法能够测定多孔材料的孔径分布。被限制在小孔内的物质的熔点低于大块物质的熔点。这种降低的固液相变温度是在核磁共振低温孔隙率测定法中检测到的。核磁共振低温孔隙率法适用于测定孔径从几纳米到几百纳米的材料的孔径分布。在非常小的孔隙中,液体根本不会冻结。上限是由受限物质的冰点降低与孔径之间的反比关系确定的。

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