木材保护第六章

1、 木材改性与保护木材改性与保护林学院：张晓燕林学院：张晓燕第六章第六章 木材的其他改性处理木材的其他改性处理 漂白、染色漂白、染色第一节第一节 木材表面漂白及污染消除方法木材表面漂白及污染消除方法一一 木材的颜色木材的颜色 木材之所以显现颜色，是由于木材对波长木材之所以显现颜色，是由于木材对波长200700纳米的可见光波的反射所致。纳米的可见光波的反射所致。 在可见光区产生吸收峰的不饱和基团叫发在可见光区产生吸收峰的不饱和基团叫发色基，如乙烯基、羰基、苯环、二芳环、对醌、色基，如乙烯基、羰基、苯环、二芳环、对醌、邻醌；还有一些基团，当它加到一种化合物上邻醌；还有一些基团，当它加到一种化合物上后

2、，能使这种化合物的颜色加深，叫助色基团，后，能使这种化合物的颜色加深，叫助色基团，如羟基、醚、羧基、胺基等。如羟基、醚、羧基、胺基等。 二二 木材漂白机理和漂白剂木材漂白机理和漂白剂 1 机理机理：采用氧化剂或还原剂将木材发色物质中：采用氧化剂或还原剂将木材发色物质中的工；轭双键结构破坏，从而使其吸收峰的波长的工；轭双键结构破坏，从而使其吸收峰的波长由可见光区移动到不可见光区。由可见光区移动到不可见光区。2 漂白剂漂白剂：漂白由氧化、还原反应来实现，因此木：漂白由氧化、还原反应来实现，因此木材常用的漂白剂有氧化剂（无机氯类、有机氯类、材常用的漂白剂有氧化剂（无机氯类、有机氯类、无机过氧化物和有

3、机过氧化物）和还原剂两类，无机过氧化物和有机过氧化物）和还原剂两类，还原漂白木材颜色不耐久，还原漂白方法在实际还原漂白木材颜色不耐久，还原漂白方法在实际中应用较少。中应用较少。 三三 漂白剂的漂白原理及漂白液配方漂白剂的漂白原理及漂白液配方（一）过氧化氢（一）过氧化氢（H2O2）H2O2是一种氧化剂，它在水溶液中发生分解：是一种氧化剂，它在水溶液中发生分解：生成的（过羟基离子）具有漂白作用，碱性生成的（过羟基离子）具有漂白作用，碱性介质有利于向生成的方向进行，所以漂白过介质有利于向生成的方向进行，所以漂白过程适宜的程适宜的PH值为值为1011。H+ HO2-H2O2 （二）亚氯酸钠（二）亚氯酸

4、钠（NaClO2） NaClO2在弱酸性介质中发生分解反应：在弱酸性介质中发生分解反应： 分解生成的亚氯酸可破坏木材中的发色基团；分解生成的亚氯酸可破坏木材中的发色基团；此外，中间阶段产生的此外，中间阶段产生的HClO能与能与HClO2反应反应生成二氧化氯（生成二氧化氯（ClO2 ），它也具有漂白作用，），它也具有漂白作用，反应方程式为：反应方程式为：NaClO2+ H+（弱）HClO2 + 盐HClO + HClO22 ClO2 + H2O + H+ + Cl- （三）次氯酸钠（三）次氯酸钠（NaClO） 不同不同PH值时氯水体系中以不同的主成分存值时氯水体系中以不同的主成分存在。当在。当P

5、H超过超过9.5时，溶液中才有足够的次氯时，溶液中才有足够的次氯酸根离子存在，而且碱性条件下漂白，氧化酸根离子存在，而且碱性条件下漂白，氧化势较小，对木材的纤维素损害少，因此，漂白势较小，对木材的纤维素损害少，因此，漂白时将时将NaClO溶液的溶液的PH值调到值调到910为宜。为宜。不同PH值时氯水体系的平衡（四）亚硫酸氢钠（四）亚硫酸氢钠（NaHSO3）NaHSO3为还原型漂白剂，为还原型漂白剂， 易于分解：易于分解：反应过程中产生的能将木材中的发色基团还原成反应过程中产生的能将木材中的发色基团还原成无色结构或浅色结构，从而起到漂白作用。无色结构或浅色结构，从而起到漂白作用。NaHSO3Na

6、+ + HSO3-H+ + SO3 2 -SO4 2 -（五）草酸（五）草酸（H2C2O4） H2C2O4易于分解：易于分解：反应中产生的能将木材中的发色基团还原反应中产生的能将木材中的发色基团还原为无色或浅色结构，从而起到漂白作用。为无色或浅色结构，从而起到漂白作用。H2C2O42H+ + 2CO2 + 2e-三三 漂白方法漂白方法（一）木材青变脱色（一）木材青变脱色青变菌侵入木材组织，降低木材利用价值。日本竹原登青变菌侵入木材组织，降低木材利用价值。日本竹原登发现用亚氯酸钠和二氯异氰酸钠处理最好。发现用亚氯酸钠和二氯异氰酸钠处理最好。（二）牙签的漂白（二）牙签的漂白通常用通常用3% 的的H

7、2O2 漂白漂白2h。（三）筷子除臭（三）筷子除臭椴木筷子有臭味，因为椴木中含糖、淀粉等化合物被微椴木筷子有臭味，因为椴木中含糖、淀粉等化合物被微生物分解产生甲酸、乙酸、酪酸等挥发性有机酸。除生物分解产生甲酸、乙酸、酪酸等挥发性有机酸。除臭可以用臭可以用H2O2乙醇等。乙醇等。四四 漂白注意事项漂白注意事项五五 木材的材面污染及消除方法木材的材面污染及消除方法（一）酸污染（一）酸污染（二）碱污染（二）碱污染（三）铁污染（三）铁污染（四）微生物污染（四）微生物污染（五）色斑（五）色斑（六）热变色（六）热变色 第二节第二节 木材的着色和染色木材的着色和染色一一 木材着色木材着色 着色剂通过木材之间

8、的物理和化学作用，着色剂通过木材之间的物理和化学作用，固定或填充在木材组织中，使木材着上不固定或填充在木材组织中，使木材着上不同的颜色，称为木材着色。同的颜色，称为木材着色。二二 木材染色木材染色 染色指染料与纤维或纤维制品结合并达到一染色指染料与纤维或纤维制品结合并达到一定耐久性的着色技术。定耐久性的着色技术。一一 木材着色木材着色（一）木材着色剂的基本性能（一）木材着色剂的基本性能1 能保持木材原有的木质感；能保持木材原有的木质感；2 着色均一，透明性高；着色均一，透明性高；3 渗透性好，着色后耐光性强；渗透性好，着色后耐光性强；4 对着色后的工艺如胶合、油漆涂饰、干燥等无对着色后的工艺如

9、胶合、油漆涂饰、干燥等无不利影响。不利影响。 一一 木材着色木材着色（二）着色剂的分类（二）着色剂的分类1 染料染料：多数是有机物质，分子结构中含有苯环。：多数是有机物质，分子结构中含有苯环。常配成均匀的染料溶液，染料分子与木材表面常配成均匀的染料溶液，染料分子与木材表面分子通过分子间引力或氢键结合。分子通过分子间引力或氢键结合。2 颜料颜料：是一类不溶于水和有机溶剂的着色粒子，：是一类不溶于水和有机溶剂的着色粒子，如炭黑、锌白等。颜料着色主要是以颜料微粒如炭黑、锌白等。颜料着色主要是以颜料微粒填充于木材导管内而呈现颜色。填充于木材导管内而呈现颜色。3 化学药剂化学药剂：能与木材的纤维素、半纤

10、维素、糖：能与木材的纤维素、半纤维素、糖类、单宁的羟基等官能团发生化学反应，形成类、单宁的羟基等官能团发生化学反应，形成化学结合而使木材着色。化学结合而使木材着色。 一一 木材着色木材着色（三）着色方法（三）着色方法1 内部着色内部着色 将着色剂渗入木材中，或将木材放如反应性气将着色剂渗入木材中，或将木材放如反应性气体中进行的着色处理。体中进行的着色处理。2 表面着色：表面着色：包括三种方法包括三种方法（1）基础着色：直接在木材表面上涂刷着色液。）基础着色：直接在木材表面上涂刷着色液。（2）填充着色：由填料、粘结剂、稀释剂与少）填充着色：由填料、粘结剂、稀释剂与少量的颜料混合而使木材着色。量的

11、颜料混合而使木材着色。（3）涂膜着色：将染料或颜料与涂料混合在木）涂膜着色：将染料或颜料与涂料混合在木材表面形成涂膜的着色方法。材表面形成涂膜的着色方法。 二二 木材染色木材染色 （一）染料在木材中的移动（一）染料在木材中的移动1 染料溶液向木材内部渗透的路径：主要是从横断面进入染料溶液向木材内部渗透的路径：主要是从横断面进入的纵向渗透。径面和弦面的渗透几乎可以忽略。的纵向渗透。径面和弦面的渗透几乎可以忽略。2 木材、染料和溶剂的相互作用：决定染料溶液木材、染料和溶剂的相互作用：决定染料溶液向木材内部渗透的深浅、好坏和分布的均匀程度。向木材内部渗透的深浅、好坏和分布的均匀程度。3 染料的选择吸

12、着：选择吸着强，染料只停留在染料的选择吸着：选择吸着强，染料只停留在木材表面和孔的附近；选择吸着弱，染料分子可木材表面和孔的附近；选择吸着弱，染料分子可渗透到木材内部。渗透到木材内部。 浸透于木材之中的染料的选择吸着浸透于木材之中的染料的选择吸着（a）选择吸着强的情况）选择吸着强的情况 （b）选择吸着弱的情况）选择吸着弱的情况 二二 木材染色木材染色（二）木材染色方法（二）木材染色方法1 木材表面的基底着色采用涂刷、喷涂和浸渍等木材表面的基底着色采用涂刷、喷涂和浸渍等方法，吐沫着色采用涂刷或喷涂。方法，吐沫着色采用涂刷或喷涂。2 木材内部染色可采用浸渍法、减压注入法和减木材内部染色可采用浸渍法

13、、减压注入法和减压加压法。压加压法。（三）木材染色的应用（三）木材染色的应用1 将边材染成心材色调将边材染成心材色调2 将普通材染成名贵材的色调将普通材染成名贵材的色调3 制备染色单板和层积染色单板制备染色单板和层积染色单板 木材染色罐木材染色罐染色胡桃木染色胡桃木 三三 木材的颜料着色木材的颜料着色（一）颜料和染料的比较（一）颜料和染料的比较 1 染料染料：能溶于水、油和溶剂，从而可以配成：能溶于水、油和溶剂，从而可以配成均匀的染液。用染料溶液为木材着色时，木纹均匀的染液。用染料溶液为木材着色时，木纹清晰可见，没有遮盖性却有渗透性，能用于木清晰可见，没有遮盖性却有渗透性，能用于木材的深层染色

14、。材的深层染色。 2 颜料颜料：不溶于水、油和溶剂，只能被调配成：不溶于水、油和溶剂，只能被调配成较稠厚的湖膏状或粥状，有填孔能力，常用于较稠厚的湖膏状或粥状，有填孔能力，常用于透明性要求不高而耐光性要求强的场合。透明性要求不高而耐光性要求强的场合。（二）颜料的使用方法（二）颜料的使用方法 喷涂和涂刷喷涂和涂刷 四四 木材的化学着色木材的化学着色（一）木材化学着色的特点和分类（一）木材化学着色的特点和分类1 特点特点：用酸、碱、盐类或有机化合物等各种化：用酸、碱、盐类或有机化合物等各种化学药品和木材成分发生反应，使木材着色或用学药品和木材成分发生反应，使木材着色或用具有发色成分的药液预处理木材

15、，再按上述方具有发色成分的药液预处理木材，再按上述方法反应，使木材着色。法反应，使木材着色。 其颜色不是由于加入药剂本身的颜色所致。其颜色不是由于加入药剂本身的颜色所致。化学着色的深度较深，且着色比较牢固，不易化学着色的深度较深，且着色比较牢固，不易发生剥落、渗出和褪色，色彩较柔和。发生剥落、渗出和褪色，色彩较柔和。 2 化学着色分类化学着色分类第一类：第一类：采用涂刷或渗透方法把能成为发色助剂采用涂刷或渗透方法把能成为发色助剂的化学药品，与木材中的发色成分，特别是木的化学药品，与木材中的发色成分，特别是木素或单宁等充分接触并发生化学反应而着色。素或单宁等充分接触并发生化学反应而着色。前提是必

16、须让药剂充分浸透木材。前提是必须让药剂充分浸透木材。第二类：第二类：木材本身无发色成分，用具有发色成分木材本身无发色成分，用具有发色成分的溶液将木材预处理后，再与作为发色助剂用的溶液将木材预处理后，再与作为发色助剂用的化学药品反应而着色。的化学药品反应而着色。（二）化学着色应用实例（二）化学着色应用实例1 苏木着色苏木着色2 儿茶着色儿茶着色3 其他化学药品着色其他化学药品着色 310%的高锰酸钾，可得到黄褐色系列的着的高锰酸钾，可得到黄褐色系列的着色；色；315%的重铬酸钾，可得到青褐色系列的重铬酸钾，可得到青褐色系列的着色；的着色；1020%的生石灰，可得到棕色系的生石灰，可得到棕色系列的

17、着色。列的着色。第三节第三节 木材的风蚀过程与耐候处理木材的风蚀过程与耐候处理一一 木材的风蚀过程木材的风蚀过程（一）概念（一）概念：所有由于光、水、热等因素对木材：所有由于光、水、热等因素对木材的综合作用而使木材产生的变化统称风蚀。的综合作用而使木材产生的变化统称风蚀。（二）风蚀因素（二）风蚀因素1 湿度湿度：室外使用的木材受到雨、露、雪的直接：室外使用的木材受到雨、露、雪的直接作用以及空气中变化无常的水蒸汽的影响造成作用以及空气中变化无常的水蒸汽的影响造成胀缩。胀缩。2 光光：破坏性最大的是紫外光。：破坏性最大的是紫外光。3 其它因素其它因素：热（温度）、风沙和尘埃、大气中：热（温度）、风

18、沙和尘埃、大气中的的SO2等。等。 （三）光对木材表面的破坏（三）光对木材表面的破坏 光引起光氧化降解，但光不能轻易地透入光引起光氧化降解，但光不能轻易地透入木材，光对木材的褪色作用只是一种表面现象木材，光对木材的褪色作用只是一种表面现象光线所能影响到的木材表面深度只有光线所能影响到的木材表面深度只有0.52.5毫米。毫米。 风蚀过程中，大多数木材表面最后变成灰风蚀过程中，大多数木材表面最后变成灰色，下面是褐色。这些颜色变化都是自由基作色，下面是褐色。这些颜色变化都是自由基作用引起的光化学反应的结果。用引起的光化学反应的结果。 二二 风蚀引起的木材性质的变化风蚀引起的木材性质的变化（一）化学组

19、成的变化（一）化学组成的变化 木材表面的木质素在紫外光的作用下发生木材表面的木质素在紫外光的作用下发生光化学降解，降解产物被雨水冲刷掉，使木材光化学降解，降解产物被雨水冲刷掉，使木材表面的纤维素含量增高，变成灰色。但失掉了表面的纤维素含量增高，变成灰色。但失掉了木质素粘结作用的纤维素经不助雨水的冲刷而木质素粘结作用的纤维素经不助雨水的冲刷而脱落，使新的木材表面重新裸露，开始下一个脱落，使新的木材表面重新裸露，开始下一个风蚀循环。风蚀循环。 利用红外光谱对人工老利用红外光谱对人工老化的木材进行分析的结果证化的木材进行分析的结果证明，随着风蚀时间的延长，明，随着风蚀时间的延长，木材内的羰基吸收带（

20、波数木材内的羰基吸收带（波数1720和和1735厘米厘米-1 ）增加，）增加，而木素吸收带（波数而木素吸收带（波数1265厘厘米米-1和和1510厘米厘米-1 ）逐渐降）逐渐降低。低。 羰基的增加是木素及纤羰基的增加是木素及纤维素氧化的结果，木素含量维素氧化的结果，木素含量降低是由光降解引起的。降低是由光降解引起的。波数（厘米-1）波长（微米）紫外线照射后木材的红外光谱变化紫外线照射后木材的红外光谱变化 经过计算可以得到在不同照射时间的木质素含量：经过计算可以得到在不同照射时间的木质素含量： 照射时间（天）照射时间（天） 0 1 4 10 20 40木质素含量（木质素含量（%）28.0 26.

21、0 23.4 19.2 16.5 14.5（二）颜色变化（二）颜色变化 木材暴露在阳光下，几个月后即可出现变木材暴露在阳光下，几个月后即可出现变黄甚至变褐现象，这些颜色变化是木质素和木黄甚至变褐现象，这些颜色变化是木质素和木材抽出物的化学变化的结果。材抽出物的化学变化的结果。光泽度（保留率%）风蚀时间（天）室外风蚀材的光泽度变化室外风蚀材的光泽度变化颜色差异颜色差异 风蚀时间（天）风蚀时间（天）室外风蚀材的颜色变化室外风蚀材的颜色变化南部黄松南部黄松红杉红杉花旗松花旗松西部侧柏西部侧柏（三）微观变化（三）微观变化 电镜下观察风蚀木材，发现胞间层、细胞电镜下观察风蚀木材，发现胞间层、细胞壁的各层

22、之间的结合受到破坏，细胞壁收缩使壁的各层之间的结合受到破坏，细胞壁收缩使壁上的微裂扩大，针叶材细胞受损伤的最初标壁上的微裂扩大，针叶材细胞受损伤的最初标志是早材细胞壁上的具缘纹孔的纹孔口增大。志是早材细胞壁上的具缘纹孔的纹孔口增大。（四）侵蚀速率（四）侵蚀速率 指木材在指木材在100年内的厚度损失。年内的厚度损失。 针叶材的早材侵蚀速率为每针叶材的早材侵蚀速率为每100年年6毫米，毫米，坚实的、密度高的阔叶材的侵蚀速率与针叶材坚实的、密度高的阔叶材的侵蚀速率与针叶材的晚材接近，每的晚材接近，每100年约为年约为3毫米。毫米。三三 风蚀的化学反应风蚀的化学反应 紫外线是木材风蚀反应的主要动力。在

23、紫紫外线是木材风蚀反应的主要动力。在紫外线的作用下，产生各种自由基，这些自由基外线的作用下，产生各种自由基，这些自由基与氧作用，经由一种氢过氧化物自由基中间体与氧作用，经由一种氢过氧化物自由基中间体产生热敏和光敏的氢过氧化物。从而破坏了木产生热敏和光敏的氢过氧化物。从而破坏了木材的稳定性和抗风蚀性能。材的稳定性和抗风蚀性能。（一）纤维素和半纤维素中的自由基反应（一）纤维素和半纤维素中的自由基反应（二）木质素中的自由基反应（二）木质素中的自由基反应相对吸收相对吸收 波长（微米）波长（微米）木素的紫外线吸收光谱木素的紫外线吸收光谱（三）影响自由基形成和稳定性的因素（三）影响自由基形成和稳定性的因素

24、1 水分水分：木材含水率从：木材含水率从0%增加到增加到3.2%时，自时，自由基浓度增加，含水率达到由基浓度增加，含水率达到6.3%时，自由基时，自由基浓度达到峰值，以后随含水率的增加，自由基浓度达到峰值，以后随含水率的增加，自由基浓度下降。浓度下降。2 氧氧：空气中的氧是活化木材表面的重要因素，：空气中的氧是活化木材表面的重要因素，氧与自由基相互作用生成的过氧化物很不稳定，氧与自由基相互作用生成的过氧化物很不稳定，分解后产生各种含氧的发色团，使木材改变颜分解后产生各种含氧的发色团，使木材改变颜色。色。四四 木材的耐候处理木材的耐候处理（一）成膜型装饰材料（一）成膜型装饰材料1 涂料涂料：保护

25、木材免受风蚀的能力最强，对颜色：保护木材免受风蚀的能力最强，对颜色的选择范围最广，能阻止外界水分的渗入，消的选择范围最广，能阻止外界水分的渗入，消除木材表面的光降解。除木材表面的光降解。2 清漆清漆：可以保留木材的天然纹理，但清漆的耐：可以保留木材的天然纹理，但清漆的耐久性有限，不适于室外用材的表面涂饰。久性有限，不适于室外用材的表面涂饰。（二）浸渍型装饰材料（二）浸渍型装饰材料1 抗水防腐剂抗水防腐剂WRP：由合成树脂：由合成树脂（1020%）、溶剂、蜡及防腐剂组成。）、溶剂、蜡及防腐剂组成。WRP处理使木材表面具有疏水的能力，使室处理使木材表面具有疏水的能力，使室外暴露的木材耐久性提高。外

26、暴露的木材耐久性提高。2 着色剂着色剂：把颜料加入到：把颜料加入到WRP或类似的透明浸或类似的透明浸渍型涂料中后，使得涂料带有颜色并大大提高渍型涂料中后，使得涂料带有颜色并大大提高耐久性。耐久性。3 防腐剂防腐剂：防腐剂可使木材抵御风蚀。：防腐剂可使木材抵御风蚀。4 表面处理剂表面处理剂：尤其是六价铬的化合物处理木材：尤其是六价铬的化合物处理木材表面时，可提高木材的耐久性。表面时，可提高木材的耐久性。（三）浸渍型装饰材料配方（三）浸渍型装饰材料配方 第四节第四节 木塑复合材（木塑复合材（WPC） 木材中注入不饱和烯烃类单体或低聚木材中注入不饱和烯烃类单体或低聚体、预聚体后，利用射线照射或催化加

27、体、预聚体后，利用射线照射或催化加热手段提供能量，使其在木材内聚合固热手段提供能量，使其在木材内聚合固着，这样制得的材料称为着，这样制得的材料称为WPC。一一 WPC的发展概况的发展概况二二 WPC的制造原料的制造原料（一）木材（一）木材 应选择浸注性能好的树种木材作原料通常应选择浸注性能好的树种木材作原料通常以桦木属、槭木属等阔叶散孔材最适宜。另外，以桦木属、槭木属等阔叶散孔材最适宜。另外，浸注用木材单板的含水率应尽可能低，一般在浸注用木材单板的含水率应尽可能低，一般在10%以下。以下。（二）树脂液（二）树脂液：主要有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、：主要有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、等乙烯类

28、单体，不饱和聚酯、丙烯醋酸乙烯、等乙烯类单体，不饱和聚酯、丙烯类低聚体等。类低聚体等。（三）添加剂（三）添加剂：包括着色剂、交联剂、促进剂、：包括着色剂、交联剂、促进剂、阻燃剂等。阻燃剂等。三三 WPC的制造方法的制造方法（一）浸注方法（一）浸注方法1 树脂液向木材中的注入遵循常规的防腐药剂的树脂液向木材中的注入遵循常规的防腐药剂的注入方法；注入方法；2 注入性的评定指标：有两个注入性的评定指标：有两个（1）单体存留率（）单体存留率（ML）：注入木材的单体的重）：注入木材的单体的重量相对于木材重量的百分率。量相对于木材重量的百分率。（2）理论最高单体率（）理论最高单体率（TMML）：把木材中空

29、）：把木材中空隙容积全部注满单体时的单体存留率。隙容积全部注满单体时的单体存留率。（3）相对单体存留率（）相对单体存留率（PTM）：即）：即ML相对于相对于TMML的百分率，表示单体充填木材空隙的百的百分率，表示单体充填木材空隙的百分率。分率。（二）聚合方法（二）聚合方法1 射线照射法：射线照射法：用高能射线照射浸渍了树脂液的用高能射线照射浸渍了树脂液的木材，使之产生聚合反应生成木材，使之产生聚合反应生成WPC。2 催化加热法：催化加热法：在树脂液中预先添加溶解的催化在树脂液中预先添加溶解的催化剂（聚合引发剂），注入木材后加热聚合。常剂（聚合引发剂），注入木材后加热聚合。常用过氧化苯甲乙酮、过

30、氧化甲乙酮作聚合引发用过氧化苯甲乙酮、过氧化甲乙酮作聚合引发剂。这种方法投资少，工艺简便，适于小规模剂。这种方法投资少，工艺简便，适于小规模生产。生产。3 射线照射法和催化加热法的比较射线照射法和催化加热法的比较4 聚合物含量（聚合物含量（PL）：）： 指聚合处理后指聚合处理后WPC内聚合物的重量与未处内聚合物的重量与未处理材重量的比值，又叫重量增加率。理材重量的比值，又叫重量增加率。5 转化率（转化率（CL）或聚合率：）或聚合率： 指聚合硬化的聚合物量相对于注入的树脂指聚合硬化的聚合物量相对于注入的树脂量的百分率，也可表示为聚合物含量与单体量的百分率，也可表示为聚合物含量与单体量的比值。量的

31、比值。四四 WPC的性质和用途的性质和用途（一）性质（一）性质 1 吸湿性和尺寸稳定性：吸湿性和尺寸稳定性：吸湿、吸水速度大大降吸湿、吸水速度大大降低；尺寸稳定性提高。低；尺寸稳定性提高。 WPC吸湿性降低的原因在于聚合物在木材吸湿性降低的原因在于聚合物在木材内对水蒸汽扩散起阻湿作用。几种内对水蒸汽扩散起阻湿作用。几种WPC吸湿平吸湿平衡时的阻湿率（衡时的阻湿率（MEE）和重量增加率（）和重量增加率（PL）的）的关系如下图。关系如下图。 尺寸稳定性提高的原因在于尺寸稳定性提高的原因在于WPC的增容作用的增容作用使处理材体积增加，从而使尺寸稳定性提高。且使处理材体积增加，从而使尺寸稳定性提高。且

32、与重量增加率（与重量增加率（PL）有密切关系，如图。）有密切关系，如图。 各种各种WPC的阻湿率（的阻湿率（MEE）和重量增加率（）和重量增加率（PL）的关系）的关系 吸湿吸湿吸水吸水MMA、UPS处理椴木处理椴木WPC的的ASE和和PL的关系的关系2 力学性质：力学性质：比未处理材提高，以硬度、耐磨性、比未处理材提高，以硬度、耐磨性、抗剪强度、抗压强度较为明显。一般力学性质抗剪强度、抗压强度较为明显。一般力学性质和单体的存留率或木材中聚合物的重量增加率和单体的存留率或木材中聚合物的重量增加率几乎是平行增加的，如图。几乎是平行增加的，如图。3 其它实用性能：其它实用性能：表面能磨光和抛光；耐腐

33、、耐表面能磨光和抛光；耐腐、耐候性提高；胶合力提高；加工性能较差。候性提高；胶合力提高；加工性能较差。（二）（二）WPC的用途的用途 WPC的力学性质的力学性质 WPC的力学性质的力学性质 第五节第五节 木材强化木材强化一一 压缩木压缩木（一）压缩密实机理（一）压缩密实机理1 密度与强度的关系：密度与强度的关系：所有树种的力学强度可以所有树种的力学强度可以借密实的作用加以提高。借密实的作用加以提高。2 木材加压的方向：木材加压的方向：压缩密实应在垂直于木材纹压缩密实应在垂直于木材纹理的方向施压，所有针叶树材和阔叶树环孔材理的方向施压，所有针叶树材和阔叶树环孔材应径向加压，其应力应径向加压，其应

34、力应变曲线如图。仅阔叶应变曲线如图。仅阔叶树散孔材可在径向加压，也可在弦向加压密实。树散孔材可在径向加压，也可在弦向加压密实。3 水热对木材塑性的影响：水热对木材塑性的影响：湿热状态下木材的塑湿热状态下木材的塑性增加，如图。性增加，如图。针叶树材和阔针叶树材和阔叶树环孔材径叶树环孔材径向加压时的应向加压时的应力力应变曲线应变曲线压缩的永久回复（压缩的永久回复（%）热压温度热压温度（C）不同含水率和加压时间下，从压缩不同含水率和加压时间下，从压缩状态永久回复与热压温度的关系状态永久回复与热压温度的关系（二）压缩木的制造方法（二）压缩木的制造方法1 具体步骤具体步骤2 制造压缩木时应注意的问题制造

35、压缩木时应注意的问题（1）树种）树种：以材质均匀、纹理通直、水不溶性：以材质均匀、纹理通直、水不溶性抽提物含量低的木材以桦木为好。抽提物含量低的木材以桦木为好。（2）素材含水率及预处理）素材含水率及预处理：热压时木材细胞壁：热压时木材细胞壁中应含有不少于中应含有不少于6%的水分。的水分。（3）热压后应保压冷却）热压后应保压冷却。（三）压缩木的性质和用途（三）压缩木的性质和用途二二 强化木（金属木）强化木（金属木）（一）制造方法（一）制造方法：将试材压入熔融合金中，用真：将试材压入熔融合金中，用真空和加压联合处理，使合金注入木材中。空和加压联合处理，使合金注入木材中。（二）性质和用途（二）性质和

36、用途1 性质：性质：与素材相比，强化木的密度增加很大，与素材相比，强化木的密度增加很大，各项力学强度指标都有相应的提高，特别是硬各项力学强度指标都有相应的提高，特别是硬度指标的增加尤为明显。度指标的增加尤为明显。2 用途：用途：强化木的使用范围有限，只用在某些特强化木的使用范围有限，只用在某些特殊的场合。殊的场合。三三 浸渍木浸渍木（一）制造方法（一）制造方法1 浸渍用树脂：浸渍用树脂：以酚醛树脂用得较多。以酚醛树脂用得较多。2 浸渍木制造工艺：浸渍木制造工艺：浸渍单板，干燥后层压制成浸渍单板，干燥后层压制成（1）单板浸渍）单板浸渍（2）单板干燥）单板干燥（二）性质和用途（二）性质和用途1 性

37、质：性质：尺寸稳定性提高，如图；力学性质方面，尺寸稳定性提高，如图；力学性质方面，顺纹抗压强度提高，顺纹抗拉和顺纹抗剪强度顺纹抗压强度提高，顺纹抗拉和顺纹抗剪强度略有下降，冲击韧性降幅较大，故不能用于对略有下降，冲击韧性降幅较大，故不能用于对冲击强度有严格要求的场合。冲击强度有严格要求的场合。2 用途：用途：主要用作汽车模具。主要用作汽车模具。四四 胶压木（硬化层积材胶压木（硬化层积材） 将酚醛树脂的初期缩聚物扩散到单板的细将酚醛树脂的初期缩聚物扩散到单板的细胞壁中，在不使树脂固化的温度下使单板木材胞壁中，在不使树脂固化的温度下使单板木材干燥并层积，然后在高温、高压下使树脂固化，干燥并层积，然

38、后在高温、高压下使树脂固化，制得的产品称胶压木。制得的产品称胶压木。（一）制造方法（一）制造方法1 浸渍用树脂：浸渍用树脂：酚醛树脂最好酚醛树脂最好2 制造工艺：制造工艺：（二）性质和用途（二）性质和用途 与素材相比，胶压木的结构均匀，含水率与素材相比，胶压木的结构均匀，含水率分布均匀，内应力小，不易开裂和翘曲变形，分布均匀，内应力小，不易开裂和翘曲变形，力学强度指标提高；表面有天然光泽，可砂光、力学强度指标提高；表面有天然光泽，可砂光、抛光修饰；耐久性提高；电绝缘性提高。抛光修饰；耐久性提高；电绝缘性提高。 第六节第六节 木材软化（塑化）木材软化（塑化） 一一 木材软化机理木材软化机理（一）

39、木材力学性质基本概念（一）木材力学性质基本概念1 应力和应变：应力和应变： 应力指木材在受到外力作用时，木应力指木材在受到外力作用时，木材在单位面积上所产生的内力；应变指在外力作材在单位面积上所产生的内力；应变指在外力作用下，木材在单位长度上所产生的变形。用下，木材在单位长度上所产生的变形。2 弹性和弹性模量：弹性和弹性模量： 弹性指固体受到外力而产生的弹性指固体受到外力而产生的变形，在卸载后变形消失，可以完全恢复其原有变形，在卸载后变形消失，可以完全恢复其原有形状和尺寸的性能；弹性模量是指材料发生单位形状和尺寸的性能；弹性模量是指材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗变形能力的大小，应变时

40、的应力，它表征材料抵抗变形能力的大小，模量越大，越不易变形。模量越大，越不易变形。3 塑性和塑性变形：塑性和塑性变形： 当木材所受的外力超过比例极限应力时，当木材所受的外力超过比例极限应力时，应变不随应力成比例增加，而是应变的增长应变不随应力成比例增加，而是应变的增长速度超过应力的增长速度，外力消失后，木速度超过应力的增长速度，外力消失后，木材产生永久残留变形部分，称为塑性变形，材产生永久残留变形部分，称为塑性变形，木材的这一性质称为塑性。木材的这一性质称为塑性。（二）木材软化机理（二）木材软化机理1 材料可塑化及其特点材料可塑化及其特点 材料可塑化指通过适当处理，可以使材料材料可塑化指通过适

41、当处理，可以使材料呈现塑性的性质。特点：呈现塑性的性质。特点：（1）弹性模量降低）弹性模量降低材料变软；材料变软；（2）弹性区域变小或消失）弹性区域变小或消失变形后难以恢复；变形后难以恢复；（3）破坏应变增大）破坏应变增大材料变形增大；材料变形增大；（4）破坏能量增大）破坏能量增大脆性材料变为粘滞。脆性材料变为粘滞。2 膨胀变形膨胀变形 木材吸着水、氨或低分子醇、酚、胺等极性木材吸着水、氨或低分子醇、酚、胺等极性气体或液体时会产生膨胀，从而弹性模量降低，气体或液体时会产生膨胀，从而弹性模量降低，软化的起始温度降低。变形程度因膨胀剂的种类软化的起始温度降低。变形程度因膨胀剂的种类不同而异，如图。

42、不同而异，如图。用各种膨胀剂饱和了的木材，剪切模量和温度的关系用各种膨胀剂饱和了的木材，剪切模量和温度的关系温度温度（C）弹性模量相对值弹性模量相对值3 降低木材细胞壁组分的玻璃化转变温度降低木材细胞壁组分的玻璃化转变温度（1）玻璃化转变）玻璃化转变（2）细胞壁组分的玻璃化转变）细胞壁组分的玻璃化转变由于木质素和半纤维素为典型的无定形高聚物，由于木质素和半纤维素为典型的无定形高聚物，具有明显的玻璃化转变特性。具有明显的玻璃化转变特性。4 木材成分的可塑化木材成分的可塑化 用膨胀剂处理木材时，纤维素、半纤维素用膨胀剂处理木材时，纤维素、半纤维素和木质素分子之间的位移以及胞间层细胞之间和木质素分子

43、之间的位移以及胞间层细胞之间位置的交错和移动是木材产生塑性变形的根本位置的交错和移动是木材产生塑性变形的根本原因。原因。温度温度无定形高聚物无定形高聚物的温度的温度形变形变和温度和温度弹性弹性模量曲线模量曲线二二 木材软化处理木材软化处理（一）木材塑化目的（一）木材塑化目的1 成型加工：成型加工：包括三个连续工序：软化、成型和包括三个连续工序：软化、成型和固定。固定。2 压密化：压密化：可提高木材的强度和弹性模量，还可可提高木材的强度和弹性模量，还可对木材进行特殊的压花加工。对木材进行特殊的压花加工。3 碎料成型：碎料成型：制造纤维板和刨花板。制造纤维板和刨花板。4 永久塑化：永久塑化：5 塑

44、料化：塑料化：木材进行深度化学处理，处理剂进入木材进行深度化学处理，处理剂进入木材细胞壁微纤丝的结晶区，木材变为热塑性木材细胞壁微纤丝的结晶区，木材变为热塑性材料。材料。（二）木材软化处理（二）木材软化处理1 物理法物理法 又称水热处理法，以水为软化剂，同时加又称水热处理法，以水为软化剂，同时加热使木材软化。热使木材软化。（1）蒸煮法）蒸煮法（2）高频加热法）高频加热法（3）微波加热法）微波加热法2 化学药剂处理法化学药剂处理法（1）碱处理法：）碱处理法：用用1015%NaOH或或1520%KOH溶液处理，但易产生变色和塌陷溶液处理，但易产生变色和塌陷等缺陷，可用等缺陷，可用35%的双氧水漂白

45、。的双氧水漂白。（2）氨处理）氨处理A 液态氨处理液态氨处理v 可用于所有阔叶树材；可用于所有阔叶树材；v 定型后恢复原状的回弹性小；定型后恢复原状的回弹性小；v 但因刺激性较强，操作必须在密闭系统内进行。但因刺激性较强，操作必须在密闭系统内进行。B 氨水处理：氨水对木材有四个作用：氨水处理：氨水对木材有四个作用：v化学变化：木素和戊聚糖少量溶解，水抽出物化学变化：木素和戊聚糖少量溶解，水抽出物增加。增加。v 超微观结构变化：氨分子进入微纤丝内部，超微观结构变化：氨分子进入微纤丝内部，使基本纤丝间产生大量微毛细管。用氨水处理使基本纤丝间产生大量微毛细管。用氨水处理桦木试样后解吸，其对正己烷的吸

46、附曲线以及桦木试样后解吸，其对正己烷的吸附曲线以及细胞壁内各种微毛细管所占的体积如图。细胞壁内各种微毛细管所占的体积如图。v塑性变化：塑性变形提高。塑性变化：塑性变形提高。v强度变化：只抗压强度和静曲强度有所下降，强度变化：只抗压强度和静曲强度有所下降，其它指标都恢复到原有水平。其它指标都恢复到原有水平。氨水处理材（桦木）对氨水处理材（桦木）对正己烷的等温吸附曲线正己烷的等温吸附曲线（20 C ）吸附量（吸附量（mg/g）桦木处理材中各种微毛细管桦木处理材中各种微毛细管体积与氨水浓度的关系体积与氨水浓度的关系各种微毛细管的体积各种微毛细管的体积(cm3/g)C 气态氨处理：成型性能不如液态氨好。气态氨处理：成型性能不如液态氨好。D 尿素处理：抗压强度提高；吸湿膨胀性下降；尿素处理：抗压强度提高；吸湿膨胀性下降；尺寸稳定性提高；材色有一些改变。尺寸稳定性提高；材色有一些改