| 词条 | 木材改性 |
| 释义 | mucai gaixing 木材改性(卷名：农业) wood modification 改善或改变木材的物理、力学、化学性质和构造特征的物理或(和)化学加工处理方法。其目的是提高木材的天然耐腐(蛀)性、耐酸性、耐碱性、阻燃性、力学强度和尺寸稳定性。经过改性处理的木材称改性木或改良木。至于经防护处理的木材以及胶合板、刨花板等虽具有某些改性木材的性质，但习惯上多不列入改性木材范畴。 19世纪30年代初，德国生产过一种名叫木石的压缩木，是改性木之始。第二次世界大战期间，随着合成树脂的发展，以及木材浸注、热压工艺和设备的改进，先后出现了多种改性木，如浸渍木、胶压木等。20世纪60年代又出现了塑合木。迄今由于技术上或经济上的可行性不够，改性方法多停留在试验阶段，只有压缩木或压定木、浸渍木、胶压木、聚乙二醇处理的木材和塑合木等有不同规模的工业生产。 压缩木或压定木 木材的强度通常与其密度成一定的函数关系，密度大，强度也大。同时木材的强度又受其含水率和温度的影响。含水率和温度增高时强度便降低，反之则增高。根据这些相关关系，经湿热处理的木材，在其垂直的纹理方向进行热压，可使木材的弹性变形转化为塑性变形，然后在木材被压缩状态下降低它的温度与含水率，使木材压缩后的体积与形状定型化(“变定”)，材质即密实而成为压缩木。其密度可达1.2～1.4克/厘米3，各种强度也在不同程度上相应提高，韧性一般不会因热压过度而降低。压缩木的缺点是在潮湿的环境中会吸湿而回弹，失去压缩密实的特点，造成尺寸不稳定。回弹在很大程度上受压缩时温度的影响。如热压温度提高，则回弹率降低。回弹率不是压缩率的函数，而是压缩木中剩余应力的函数。为使压缩木有较好的尺寸稳定性，尽可能使木材的含水率接近使用时的平衡含水率，热压温度应尽可能提高到韧性损失的允许极限，保温、保压至少30分钟。木材在热压条件下塑化需要足够的水分。为防止在高温下水分从其端头逸散，最好在温度接近水的沸点时迅速施加压力，使水分封密在木材中，然后再升高温度到160～180℃。 卸压时把木材冷却到100℃以下。如此形成的回弹性低的压缩木材色发暗，说明压缩时产生的内应力的一部分已得到解除，称为压定木。在中国，压缩木广泛用于制造纺织工业用的木梭，以代替珍贵硬阔叶材。 如将木材迅速地在 260℃和小于10兆帕的压力下短暂地加热碾压，可使木材表面约几个毫米厚度的部分塑化密实（密度为1.0克/厘米3）。这样处理的表面，其耐磨耗性可比未经处理的高20倍。 浸渍木与胶压木 是改性木中较早的产品，木材-酚醛树脂的复合材料。浸渍木是木材用水溶性或醇溶性酚醛树脂浸渍后，经低温干燥，再加热使与树脂聚合而成。由于木材部分细胞的胞壁被树脂充胀，胞腔等空隙被填充，木材中的空隙率减少，尺寸稳定性提高。当树脂含量为木材体积的35％时，其抗缩率可达75％。为使木材易于被酚醛树脂浸透，往往采用薄单板浸渍，再用较低的压力将层积的单板热压胶合达到需要的厚度。浸渍木通常用于模具制造。 胶压木又称浸渍压缩木，生产工艺同浸渍木的相仿，是一种经浸渍和压缩密实的木材 -酚醛复合材料。树脂在单板中经加热后，呈熔融状态，最后在150℃左右温度下热压固化。树脂流动时还可使纤维展平。胶压木的密度可达1.3～1.4克/厘米3，抗缩率可达95％左右。 浸渍木与胶压木的耐腐性、耐酸性、强度、硬度和耐磨耗性等都显著提高，但韧性则因木材经受高温和存有树脂而明显降低，耐碱性也无提高。一般可作为电绝缘材料、民用餐具的刀柄等，胶压木还可做成机械零件。如用糠醇树脂替代酚醛树脂，浸渍时用1％的氯化锌、柠檬酸或甲酸作为催化剂，可使浸渍木具有耐碱性。其材色比酚醛浸渍的深，可用于制作液槽和压滤机的部件等。 木材的聚乙二醇处理 目的只是为了减少木材因含水率的变化而产生的湿胀干缩率，保持木材的尺寸稳定性。方法简便有效，处理过的木材具有极好的尺寸稳定性，抗缩率可高达98％，但其他物理和力学性质基本上与未经处理的生材相同。分子量在 600～1000之间的聚乙二醇为液体状，可与水按任何比例混溶，是一种良好的充胀剂，水分蒸发后能残留在木材中起充胀作用。它不同于酚醛树脂，加热后不会固化为络合的大分子，在胞壁中仍保持着蜡状物质。经处理过的木材有潮湿的手感，但不影响胶合质量。有吸湿性，但由于木材胞壁已被充胀，不会有尺寸变化。如涂以聚氨基甲酸乙酯类的涂料可用于室外。这种改性方法可用于处理木质艺术品和木质文物以及乐器和枪托等，以防止木材发生干裂等弊病。 塑合木 用具有一个或几个双键的乙稀基单体浸注木材，然后在一定条件下使之在木材中产生聚合反应形成树脂，填充木材空隙而形成。是一种木材 -聚合物的复合材料。乙烯基聚合反应优于缩聚反应之处在于它借自由基催化，既非酸性，又非碱性，不会残留需要排除的副产物如水等。由于多数乙烯基单体，如乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯腈等都是非极性的，不大可能和木材纤维素上的羟基起反应，乙烯基聚合物仅仅填满木材中的空隙，而起充胀木材结构的作用。乙烯基单体进入木材细胞壁结构的程度究竟如何，尚无定论。用苯乙烯、甲基丙烯酸、甲酯浸渍木材制成的塑合木，其尺寸稳定性提高的程度很小。丙烯腈则是良好的木材充胀剂，用以浸渍制成的塑合木有相当好的尺寸稳定性。如用能与乙烯基单体混溶的木材充胀剂如甲醇或乙醇、二恶烷、二甲替甲酰胺、二甘醇等，则所得塑合木的抗缩率可达74％。用乙烯基树脂处理的木材比用酚醛树脂处理的木材充填度高，韧性和耐磨耗性也好。这种改性木仅用于家具和地板表面上。由于成本较高，不易推广。 参考书目 Irving S. Goldstein， Wood Technology， Chemical Aspect，ACS Symposium Series 43， American ChemicalSociety，Washington，D.C.1977. Franz F. P.Kollmann， Edward W.Kuenzi，Alfred J.Stamm，Principles of Wood Science and TechnologyVol.II，Wood based Materials， Springer-Verlag， Berlin， Heidelberg，New York，1975. |
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