木材改性第六章(木材尺寸稳定处理.ppt

第六章木材的尺寸稳定化,6.1概述,木材的干缩湿胀及各向尺寸变化不一致而引起的翘曲、开裂、变形等是木材加工、利用中遇到的最棘手的问题,木材水分的存在与变化,木材尺寸不稳定根本原因,1、木材尺寸不稳定的原因纤维素非结晶区的游离羟基吸附空气中水分子并与水分子形成氢键结合；木材中的半纤维素、木素及其他物质也能吸着水分子；水分子的进入使木材各成分分子之间的距离增大，木材呈膨胀状态，导致尺寸不稳定。,2、处理原则在保持木材原有优良性质的前提下，改变其吸湿和干缩湿胀性能。处理仅限于细胞壁内纤维素的非结晶区部分。细胞壁未经处理，仅仅是细胞腔内充填、沉积某些化学药剂。,6.1概述,3、处理机理为了改善木材的尺寸稳定性，降低其吸湿性，可以采用具有吸附水分能力的吸附点羟基，或使之失去吸附能力，如用疏水性分子包围吸附点区域，或部分地使分子交联固定。,6.1概述,木材尺寸稳定性的主要评定指标是抗胀(缩)率(ASE)(AntiSwellingEfficiency)、阻湿率(MEE)(MoistureExcludingEfficiency)、抗吸水率(RWA)、聚合物留存率(PL)(PolymerLoading)增重率WPG,6.2木材尺寸稳定性的评定,（1）抗胀缩率ASE=（VC-VT）/VC100式中：VC未处理材的体积膨胀(收缩)率，VT处理材的体积膨胀率,6.2木材尺寸稳定性的评定,（2）阻湿率MEE=（MC-MT）/MC100式中：MC未处理材的吸湿率，MT处理材的吸湿率,6.2木材尺寸稳定性的评定,（3）拒水率RWA=（WC-WT）/WC100式中：WC未处理材的吸水率WT处理材的吸水率,6.2木材尺寸稳定性的评定,（4）聚合物留存率PL=（GT-GC）/GC100式中：GC未处理材的绝干质量GT处理材的绝干质量,6.2木材尺寸稳定性的评定,1、防水处理提高木材被水湿润、浸透的抵抗能力。抵抗湿润性能憎水性原理：木材具有可湿性，其亲水性的极性表面能被水润湿，采用既具有亲水性官能团(能与材面紧密接触)、又具有憎水性官能团(保护材面不被水润湿)的两性物质作为憎水处理剂，涂覆在处理材的表面。处理效果的好坏与固体表面的化学性质、吸着分子的多寡、表面粗糙度和孔隙率等有关。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,1、防水处理处理剂含有石蜡成分的憎水剂、亚麻油类、清漆和硅树脂等憎水剂；防水效果防水率高达75一90，抗胀(缩)率(ASE)为70一85。应用：门、胶合板、刨花板等。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,2、防湿处理最常用的方法是在木材表面涂饰涂料或胶贴贴面材料。（1）外表面覆盖常用涂料为酚醛树脂漆、醇酸树脂漆、硝基漆、氨基树脂漆等，涂层厚度与防湿效果呈正相关。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,2、防湿处理最常用的方法是在木材表面涂饰涂料或胶贴贴面材料。（2）内表面覆盖将憎水材料(如：松香、腊、干性油等)溶解于挥发性溶剂(如：烷烃、石油醚等）中制成流动性好、粘度低的溶液注入木材内部，待溶剂挥发后拒水材料留存于木材内表面上具有防湿作用。（1）、（2）属表浅的物理处理，其防湿和拒水功能不高，保持的时间不长。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,3、酚醛树脂处理定义将低分子量酚醛树脂注入木材，加热使其缩聚、固化，生成不溶性树脂，处理材尺寸稳定，其他性能亦有所改善。处理机理处理材的尺寸稳定性与酚醛树脂中羟甲基酚含量密切相关，而树脂中羟甲基酚含量与树脂的聚合度呈负相关。因此，低分子量的酚醛树脂中羟甲基含量较高，高温固化时可与木材中的羟基彼此间形成氢键结合或化学结合，而且其增容(膨胀)效果亦十分显著，其抗胀(缩)率(ASE)也高。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,3、酚醛树脂处理处理材性质与未处理材相比，处理材的力学指标中：顺纹抗压强度提高1倍左右，抗弯强度及抗弯弹性模量提高30左右，硬度和耐磨性亦有提高，但冲击韧性下降大约50，抗拉强度亦略有下降。处理材的耐腐、防虫性能亦较未处理材明显增强。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,3、酚醛树脂处理用途酚醛树脂也适用于处理单板，可将处理单板制造层积材或强化层积材。在高温(130150)、高压(1020MPa)下固化，制得强化层积材，其尺寸稳定性、耐久和耐候性、电绝缘性及力学性能均有明显的提高。这种材料常用作装饰品、工艺品、家具材和门拉手、推杆等。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,4、聚乙二醇(PEG)处理（1）PEG的性质PEG是无色、无嗅的物质，分子量较大时，常温(20)下呈固态，分子量较小时呈液态。PEG是由环氧乙烷与水或乙二醇的反应制得的链状聚合物。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,4、聚乙二醇(PEG)处理（2）木材的PEG处理处理条件：适于处理生材和湿材；PEG的平均分子量10001500；溶液浓度为25一30(溶剂为水)；温度为常温80。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,4、聚乙二醇(PEG)处理（3）PEG处理材材性尺寸稳定性PEG浸入膨润状态的细胞壁内，在低相对湿度时细胞壁中的PEG保持膨润状态，在高相对湿度下，细胞壁中的PEG变为水溶液，保持膨润状态，由于单位质量的PEG比单位质量水对木材的增容效果要大，所以在相当于木材纤维饱和点含水率的70一80的PEG含量时，就能赋予处理材高的尺寸稳定性。,6.3物理方法的尺寸稳定处理,4、聚乙二醇(PEG)处理（3）PEG处理材材性力学性质PEG处理材的抗压强度、抗弯强度和耐磨性均随PEG留存量的增加而增加，若相对湿度升高，则强度和耐磨性略有下降，韧性则稍有上升。,6.3物理方法的尺寸稳