炭化木的基本概念及改性原理
什么是炭化木
炭化木是我國(guó)木材工業(yè)及其流通領(lǐng)域?qū)Τ邷責(zé)崽幚砟静牡乃追Q(chēng)。其基本概念是用160-230℃(常用180-215℃)介質(zhì)加熱處理木材,改良木材的品質(zhì),降低木材的吸濕性和吸水性,提高尺寸穩(wěn)定性、生物耐腐性和耐氣候性,從而制成一種性能優(yōu)良、顏色美觀且環(huán)境友好的木材產(chǎn)品。確切的說(shuō)“炭化木”應(yīng)稱(chēng)為超高溫?zé)崽幚砟静幕驘岣男阅静模瑖?guó)外稱(chēng)為T(mén)hermal Modified Wood或Heat-Treated Wood。
木材熱改性的原理
木材是由半纖維素、纖維素、木素和少量抽提物組成。半纖維素的耐熱性能較差,在高溫作用下,它首先降解,生成游離醋酸,而釋放的游離醋酸作為一種催化劑,又加速了半纖維素降解成糖類(lèi)。故而加熱后,木材中半纖維素含量顯著減少,且隨著半纖維素的降解,吸濕性的羥基顯著減少,從而木材的吸濕性降低,尺寸穩(wěn)定性提高。此外,游離醋酸的生成,又使腐朽真菌喜愛(ài)的食物顯著減少,因而從食物鏈上抑制了腐朽真菌的生長(zhǎng)。
纖維素是以結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)共存的長(zhǎng)分子鏈結(jié)構(gòu)。纖維素吸濕性的大小,取決于無(wú)定形區(qū)德大小和有力羥基的數(shù)量。木材加熱時(shí),游離醋酸的生成,又降解了無(wú)定形區(qū)中纖維素的微纖絲,使無(wú)定形區(qū)減少,使纖維素的結(jié)晶度和晶體尺寸增大,這也降低了木材的吸濕性,增加了尺寸穩(wěn)定性。
木材中含有的少量抽提物是低分子物質(zhì),有樹(shù)脂酸、萜類(lèi)化合物、脂肪、蠟、單寧、酚類(lèi)化合物等。木材加熱時(shí),大多數(shù)抽提物揮發(fā),也使腐朽真菌的食物減少,從而提高了木材的耐腐性。此外,樹(shù)脂等化合物的揮發(fā),也改善了木材油漆和膠合性能。
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