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泡桐属木材的微纤丝角和结晶度 总被引：5，自引：0，他引：5
8种泡桐木材纤维次生壁S_2层的微纤丝角平均为12.52°;纤维素相对结晶度平均为46.4%。从这两项指标来看,南方泡桐和泡桐(白花泡桐)木材具有较为优良的材质。12年生毛泡桐木材的S_2层微纤丝角由髓往外,随着树龄的增加而角度增大,而纤维素相对结晶度则减少。 相似文献
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水热-微波处理对榆木软化和顺纹压缩及弯曲的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
采用水热-微波处理方法对榆木成熟材进行软化处理,通过顺纹压缩率、单维和多维弯曲最小曲率半径表征木材软化效果;以XRD,FYIR等方法测定木材表面组成、结晶度变化,分析软化处理对木材顺纹压缩的影响.结果表明:水热-微波处理可显著增强木材的软化性能,处理后木材中的抽提物几乎完全抽出(1.73%～0.47%),半纤维素发生明显降解,使木质素相对含量得到增加,木材表面羟基数量显著增加;非结晶区微纤丝趋于有序,相对结晶度提高,结晶区表面微纤丝羟基裸露,氢键键合增强,结晶区宽度增加.当采用处理方案为B时,顺纹压缩率最大,单维和多维弯曲时的曲率半径最小.较高的结晶度和适宜的羟基数量是试样B表现出较高软化性能的主要原因. 相似文献
3.
以人工林杉木木材为研究对象,采用全因子试验设计,通过控制不同热压温度(160、180、200℃)、热压时间(20、30、40 min)、压缩率(30%、40%、50%)3个工艺参数,对杉木进行压缩密实化改性,分析不同工艺参数对木材力学性能、微观形貌、细胞壁力学性能和结晶度的影响,进而筛选出优选工艺。结果表明:在热压温度为180℃、压缩率为50%、热压时间为40 min的工艺条件下,制备的密实化木材性能较优,其抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度和硬度分别为130.4 MPa、12338 MPa、113.1 MPa和1631 N,相对于未处理材分别提高112%、113%、44%和55%。扫描电镜观察结果表明:早材细胞几乎均被压溃,并沿着木射线方向出现一定规律的褶皱,而晚材细胞部分出现压溃,较大部分则保持原有的腔体结构。密实化木材细胞壁的硬度和弹性模量比未处理材分别增加了16.7%和45.7%。压缩处理后,木材的结晶度有所增大,未处理材和压缩材的结晶度分别为46%和53%。 相似文献
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水热-微波软化处理对水曲柳弯曲的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
采用水热-微波处理方法对水曲柳幼龄材和成熟材进行软化处理,通过顺纹压缩率、单维和多维弯曲最小曲率半径表征木材软化效果。以XRD,FTIR等方法测定木材表面组成、结晶度变化,分析软化处理对木材顺纹压缩和弯曲曲率的影响。结果表明:水热-微波处理可显著增强木材的软化性能,使木材表面羟基数量显著增加,非结晶区微纤丝趋于有序,相对结晶度提高,结晶区表面微纤丝羟基裸露,氢键键合增强,结晶区宽度增加。当水煮处理时间为140～150min、微波处理时间为350s时,试材顺纹压缩率最大,单维和多维弯曲时的曲率半径最小。 相似文献
5.
以压缩杉木为研究对象,采用热处理和蒸汽处理两种方法,在不同温度条件下(160、180℃和200℃)对其进行压缩变形固定处理,分析不同处理工艺条件对压缩杉木回复率、残余应力和力学性能的影响,并探究压缩杉木变形固定机理。结果表明:热处理和蒸汽处理都可以降低压缩杉木的回复率和残余应力。随着处理温度的升高、处理时间的延长,压缩杉木的水煮回复率和吸湿回复率均减小。与热处理相比,各温度条件下蒸汽处理的压缩杉木水煮回复率和吸湿回复率均较小。随着处理温度的升高和处理时间的延长,热处理和蒸汽处理均可减少残余应力。在相同处理温度和处理时间条件下,蒸汽处理对压缩杉木的残余应力有更好的消除效果。热处理和蒸汽处理对压缩杉木力学性能都有一定的削弱作用,特别当处理温度达到200℃时,力学性能下降幅度较大。热处理和蒸汽处理改变了压缩杉木中C元素和O元素含量,O/C值分别降低了5.88%和7.84%;不改变压缩杉木纤维素结晶区的晶胞构造,但相对结晶度分别减小了5%和3%。综合考量,对压缩杉木采用蒸汽处理(180℃)进行变形固定是较好的选择。 相似文献
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在四川省资中县集约栽培的试验林内采集了泡桐无性系CO20和泡桐各五株进行了多项试验研究。证实了泡桐无性系CO20的木材纤维长度、微纤丝角和纤维素的相对结晶度优于泡桐;综纤维素、α-纤维素以及木材物理力学的主要性能指标低于泡桐。制浆得率低。浆张物理性能接近或燬过两种相思树木材指标。 相似文献
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本文系统地研究了林地施肥与Ⅰ-214杨木材性质的关系。其结果:林地施肥后,木材纤维的长度、宽度、壁厚及化学组成的α-纤维素的数均值呈上升趋势;木材细胞次生壁S2层的微纤丝角由19.4度减至18.3度,纤维素的相对结晶度由54.5%增加为56.3%;木材的物理力学性质诸项指标,虽互有高低,经方差分析验证,尚未达到差异显著水平;化学机械浆(CMP)制浆特征和浆张的物理性质,除多量施肥的化学预处理后得率(89.2%)稍高外,其他各项指标相近。 相似文献
8.
《林业工程学报》2017,(3)
以阔叶材橡木为对象,研究热解过程中木材组成结构与微观力学性能的转变特征。分别使用傅里叶红外光谱技术(FTIR)、X射线衍射技术(XRD)和纳米压痕技术(NI)分析热解过程中木材化学组成成分、微纤丝结构和细胞壁微观力学性能的转变。研究结果表明,热解温度达到325℃时木材化学组成与微纤丝结构都发生了显著转变,木材化学成分中的纤维素和半纤维素已基本裂解完毕,木质素结构仍有存在,且已有碳素材料特征峰出现;对应XRD图谱分析,由于纤维素的热解,325℃时细胞壁微纤丝构造引起的衍射峰已经消失。NI研究发现热解温度达到300℃时,橡木纤维细胞壁微观力学性能变化显著,弹性模量从未热解处理的(16.6±1.39)GPa下降至(5.78±0.30)GPa。细胞壁硬度与未热解处理木材的(0.46±0.045)GPa相比,当热解温度为250℃和300℃时,硬度值略有上升,分别为(0.54±0.049)和(0.52±0.024)GPa;同时发现300℃热解后木材细胞壁弹性模量和硬度数值的分散度变小,认为是因细胞壁组成与结构变得均一化所造成。 相似文献
9.
《林业科学》2019,(12)
【目的】比较不同生长轮木材早材黏弹性,探讨全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角等因子与木材黏弹性之间的关系,从细胞水平理解木材黏弹行为的作用机制。【方法】以人工林杉木为研究对象,采用X射线剖面密度仪、ZEISS Imager A1显微镜、X射线衍射仪、动态力学分析仪(DMA 2980)分别测定第3、6生长轮(心材)以及第14、18生长轮(边材)早材的全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角、弹性模量、贮存模量和损耗模量。【结果】1)边材(第14、18生长轮)的全干密度比心材(第3、6生长轮)略高,4个生长轮管胞胞壁率无明显差异,微纤丝角随树龄增加呈减小趋势。2)早材的弹性模量、贮存模量和损耗模量均随树龄增加而增大,微纤丝角与弹性模量、贮存模量、损耗模量呈显著负相关关系。3)在本研究测量温度范围内(-120～120℃),4个生长轮早材均出现2个力学松弛过程:一是在10℃附近的α力学松弛过程,关于其分子运动归属目前尚无统一定论;二是在-40℃附近的β力学松弛过程,是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动引起的。不同生长轮之间的力学损耗峰温度几乎无差异。4)随测量频率(1、2、5和10 Hz)增加,β力学松弛过程的损耗峰温度移向高温方向,α力学松弛过程的损耗峰温度并不随测量频率增加而改变,即无频率依存性。5)与位于边材区域(第14、18生长轮)的早材相比,位于心材区域(第3、6生长轮)的早材发生力学松弛过程所需的表观活化能均较大,可能是由于杉木心材相较于边材有更多的抽提物,抽提物的沉积限制细胞壁中分子链段运动所致。【结论】微纤丝角是影响不同生长轮内早材刚度和阻尼的关键因子,心材与边材表观活化能的差异可能是抽提物沉积所致。 相似文献
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采用高温水蒸气处理和加热处理固定大青杨木材压缩变形,测定了木材的抗胀(缩)率(ASE)、阻湿率(MEE)、质量损失率(WL)、压缩率、压缩变形恢复率等各项指标,并对两种处理结果进行比较。结果表明,无论是高温加热处理还是高温水蒸气处理,木材的尺寸稳定性明显得到提高。在相同温度条件下,当ASE的值超过50%时,高温水蒸气处理所需要的时间远远小于高温加热处理所需要的时间;当温度为180℃时,加热处理需要15~20 h,而水蒸气处理仅需要8 min,压缩变形即被固定。 相似文献
11.
塑性变形永久固定是木材压缩密实化、弯曲等塑性改性的关键科学和技术问题之一。本研究针对塑性变形湿热固定技术，从塑性变形形成和回复机理入手，在全面分析木材塑性变形固定研究现状的基础上，重点阐述木材塑性变形的湿热固定技术和机理研究进展以及存在的问题，为突破该项技术的产业化应用瓶颈提供参考。湿热固定技术是以释放木材内应力方式固定塑性变形的方法，因处理方式不同，区分为常压热处理和加压热处理两大类。目前采用的所有处理方法，永久固定塑性变形的必要条件为温度达到180℃以上，加快热传递速度，并使板材厚度方向的中心温度快速达到180℃,能够有效缩短塑性变形永久固定时间。湿热处理永久固定塑性变形机理研究主要从热处理和饱和蒸汽处理2种过程中木材内应力释放与化学性质变化之间的关联性展开，多数研究支持3种基本机制，即基质分子间的交联反应形成稳定的结构；分子链断裂使微纤维和基质中应力松弛；亲水的细胞壁成分，特别是半纤维素形成聚合物阻止其再次发生水软化。但这些研究实际上只局限在2个极端，一端是干燥状态下依靠提高温度和延长时间释放木材内应力的热处理，另一端是接近饱水状态下依靠高温高压释放木材内应力的饱和蒸汽处理，而且... 相似文献
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本文系统地研究了林地施肥与Ⅰ-214杨木材性质的关系。其结果:林地施肥后,木材纤维的长度、宽度、壁厚及化学组成的α-纤维素的数均值呈上升趋势;木材细胞次生壁S_2层的微纤丝角由19.4度减至18.3度,纤维素的相对结晶度由54.5％增加为56.3％;木材的物理力学性质诸项指标,虽互有高低,经方差分析验证,尚未达到差异显著水平;化学机械浆(CMP)制浆特征和浆张的物理性质,除多量施肥的化学预处理后得率(89.2％)稍高外,其他各项指标相近。 相似文献
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应用X射线衍射-(002)衍射弧法——测定木材纤维次生壁的微纤丝角 总被引：13，自引：0，他引：13
木材主要由纤维组成~(**)。在针叶树材中占整个木材体积的90～95％~([9]),阔叶树材占50—80％~([9])。纤维胞壁的层次结构对木材的性质和工业加工、利用有很大影响。纤维胞壁是由构造和物理、化学性质不同的许多层次组成,常包括初生壁(P)、次生壁(S)和相邻两细胞间的胞间质。初生壁微纤丝排列无定向。次生壁是胞壁主要部分,含大量纤维素,具强度向异性。它分为外(S_1)、中(S_2)及内(S_3)三层;其中S_2层最厚,约占全壁厚度70％以上,是构成胞壁的主体。微纤丝环绕细胞轴呈螺旋状排列。微纤丝(或纤丝)角是指S_2层中微纤丝和细胞轴之间所构成的角度~([4,8,14])。 相似文献
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杨树微纤丝角的变异及其与木材性质的相关关系 总被引：6，自引：0，他引：6
微纤丝角为细胞次生壁S2层微纤丝排列方向与细胞主轴所形成的夹角,与木材的物理性质、力学性质和化学性质都有着直接的关系。应用x射线衍射法测定了7个杨树无性系(14株样木)胸径处各年轮的微纤丝角,并对应分析和测定了各年轮的木材基本密度、纤维长度、纤维宽度和纤维素含量。研究结果表明,杨树微纤丝角在年轮间存在显著差异,其径向变异规律为从髓心向外以微纤丝角逐渐降低,年轮间的平均微纤丝角在7.8旱?8褐洌荒静幕久芏取⑾宋ざ取⑾宋矶群拖宋睾吭谀曷旨湟泊嬖谙灾钜臁O喙胤治霰砻鳎⑾怂拷怯肽静幕久芏取⑾宋ざ取⑾宋矶群拖宋睾看嬖谙灾母合喙毓叵??0.01),相关系数分别为-0.450、-0.586、-0.516和-0.660。回归分析结果表明,多项式方程可较好地描述杨树微纤丝角与所测定的木材性质的关系,相关系数均在-0.45以上(n=125)。本文的研究结果认为,在今后针对杨树材性改良的育种计划中,微纤丝角是一个重要的选育和改良指标。图3表3参34。 相似文献
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采用热处理温度为140、160、180℃,热处理时间为20、25、30 min的饱和蒸汽热对毛竹材进行高温改性处理,分析了不同热处理工艺对毛竹材化学成分、结晶度和力学性能的影响,对比了不同热处理工艺条件下毛竹材的防霉效果。结果表明:1)热处理温度在140℃时,竹材中化学成分变化不大。当热处理温度在160℃以上时,竹材中半纤维素和纤维素的含量随热处理时间增加而减少,木质素相对含量呈上升趋势;2)热处理温度和时间都对竹材样品的结晶度有积极的影响;3)热处理温度在140℃时,竹材的弹性模量和静曲强度均比未处理时增加。随着热处理温度的升高和时间的延长,竹材的弹性模量和静曲强度下降,力学性能呈下降趋势。在180℃处理30 min后,处理材的弹性模量和静曲强度较未处理材降低23.15%和19.00%;4)饱和蒸汽热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高;热处理温度对竹材的防霉性能的影响大于热处理时间;经180℃处理30 min的竹材其霉变速度最慢,防霉效果最好。 相似文献
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升温速率对木材热处理的产品性能和反应机制都会产生显著影响,对生产实践操作也具有重要作用,但相关研究十分缺乏。以柞木为试样,在常压过热蒸汽条件下以5,10,15,20和25℃/h的升温速率分别升温至200℃进行热处理。分析处理材的主要化学组分和结构,并测试其主要物理力学性能,探索升温速率对处理材结构和性能的影响,为木材热处理技术的优化应用提供参考。结果表明：热处理升温速率对柞木化学组成和结构都具有显著影响。细胞壁半纤维素含量随升温速率的减小而下降,而木素的相对含量则随着升温速率的减小而提高,纤维素含量受热处理影响很小,但微纤丝结构发生明显变化。不同升温速率水平下热处理柞木的主要性能也呈规律性变化。热处理后柞木的静态与动态弹性模量均有所增加,且都随着升温速率的下降先增大后减小,与微纤丝结晶度的变化趋势高度一致。热处理后柞木的吸湿性随升温速率的减小而逐步下降,并与半纤维素浓度的变化密切相关。综上可见,升温速率是调节热处理柞木性能的有效工艺参数,但试材性能的变化与升温速率之间并非都是线性关系,应根据木材热处理的主要性能需求,结合生产效率和安全性等综合因素确定木材热处理的升温速率。 相似文献
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落羽杉种源木材微纤丝角和纤维形态的变异 总被引：1，自引：1，他引：1
对16个落羽杉种源的14年生人工林木材微纤丝角和木材纤维形态进行测定.结果表明:1)16个种源落羽杉木材微纤丝角存在显著差异,微纤丝角变化在29.9～35.8°之间.从径向变化看,落羽杉胸径处木材微纤丝角在髓心处最大,由髓心向外逐渐减小;从纵向变化看,微纤丝角在基干处最大,随树木高度的增加而逐渐减小.2)16个落羽杉种源木材的纤维长度和宽度均存在显著差异,纤维长度的变化在1 764.84～2 900.08 μm之间,纤维宽度的变化在28.48～51.21 μm之间,纤维长宽比的变化在42.79～82.12之间.落羽杉胸径处木材纤维形态的径向变化为纤维长度和纤维宽度从髓心到树皮逐渐增加,纵向变化规律为纤维长度和纤维宽度在树干基部较小,随树高的增加而逐渐增加.3)落羽杉木材微纤丝角与木材纤维长度呈极显著的负相关关系,与木材的纤维宽度和纤维长宽比呈一定的负相关,木材纤维长度与木材纤维宽度呈显著的正相关.4)16个落羽杉种源依据木材微纤丝角和木材纤维长度2个木材材性指标可以分为4类:第Ⅰ类,木材的微纤丝角较大,木材纤维长度中等;第Ⅱ类,微纤丝角和木材纤维长度均处于中等水平;第Ⅲ类,微纤丝角较小,木材纤维长度较长;第Ⅳ类,木材纤维长度较短,微纤丝角中等.综合考虑微纤丝角和木材纤维长度,2号和30号种源可作为纤维工业原料用材的优良种源. 相似文献
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《林业科学》2021,(5)
【目的】阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异,筛选力学性能优良的无性系,探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征,为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。【方法】以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料,各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件,测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度,应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理,系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。【结果】杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近,但年轮晚材区比‘洋061’宽,管胞壁较厚,管胞腔较小,壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°,较‘洋061’(14.97°)约小18%;平均结晶度为39.73%,较‘洋061’(35.88%)高11%左右;木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右;平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N,较‘洋061’的平均抗弯强度(42.56 MPa)、抗弯弹性模量(8.98 GPa)、顺纹抗压强度(27.20 MPa)和硬度(1 391 N)分别高21%、13%、11%和8%。【结论】除结晶度外,杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异,‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关,细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关,这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状,解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。 相似文献
20.
木材顺纹压缩弹塑性和PDR(永久变形率)变化规律及机理研究是攻克木材顺纹压缩与多维弯曲技术的核心.从木材的树种、密度、软化处理条件、化学组分和相对结晶度以及压缩速度几个方面,分析了木材顺纹压缩过程中这些因素对木材顺纹压缩率和PDR的影响机制. 相似文献