论文部分内容阅读
竹材易霉变、腐朽、变形等问题严重影响竹材的加工与利用。高温热处理作为一种环境友好型的竹木材物理改性方式,能够有效改善竹材性能,提高竹产品质量和利用率。本试验以甲基硅油为加热介质,对5年生新鲜毛竹材进行高温油热处理,研究毛竹材在不同油热处理温度(140℃、160℃、180℃、200℃)与不同油热处理时间(2 h、4h、6h)条件下化学成分、表面质量、物理力学性能以及防腐防霉性能的变化规律,并分析各性能之间的相关性,为完善竹材的高效利用提供理论参考,主要研究结论如下:(1)高温油热处理温度对毛竹材化学成分变化具有显著影响,时间影响不显著。随着处理温度的升高和时间延长,纤维素与半纤维素含量降低,木质素含量相应增加。未处理毛竹材的淀粉含量为3.16%,经过油热处理后毛竹材中淀粉含量均少于未处理材,且随着油热处理温度和时间的增加而逐渐降低,说明高温油热处理能够有效降低毛竹材中的淀粉含量,从而提高毛竹材防霉性能。(2)随着油热处理温度的升高和处理时间的延长,毛竹材的羟基和羰基峰的吸收强度降低,结晶度增加,但当油热处理温度高于180℃时,纤维素相对结晶度呈现下降的趋势。经200℃、6 h高温油热处理后,毛竹材薄壁细胞组织呈现显著扭曲变形,发生分层破裂,细胞腔中淀粉颗粒明显减少;且毛竹材纹孔及表面有油介质附着,阻断水分以及部分霉腐菌丝的侵入渠道,提高了毛竹材的防霉效果与尺寸稳定性。(3)毛竹材经高温油热处理后,其失重率随着油热处理温度的升高而增加,平衡含水率以及各向气干、全干干缩率均随着油热处理温度与时间的延长而逐渐降低,说明高温油热处理能够有效提高毛竹材的尺寸稳定性;经过高温油热处理后毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度(MOR)以及弹性模量(MOE)均随着油热处理温度的升高呈现先上升后下降的趋势,当油热处理温度为160℃,时间为2 h时顺纹抗压强度最大;当油热处理温度为180℃,时间为2h时毛竹材MOR与MOE均最大。(4)经高温油热处理之后,毛竹材表面颜色逐渐加深,由明黄色向深褐色转变,△L*、△a*、△b*均随着处理温度和时间的升高呈下降趋势,△E*增加,且油热处理温度的变化对毛竹材表面颜色的影响更加显著,竹黄面的△L*、△a*、△b*与△E*的变化均大于竹青。经高温油热处理之后,毛竹材的表面与水的接触角均小于90℃,具有一定的润湿性能,且相对于竹青面,竹黄面润湿性较好;当油热处理工艺为200℃、6h时,竹青与竹黄表面润湿性能相近,接触角分别降低为84.94℃与85.00℃。(5)经高温油热处理后毛竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高,当热处理温度大于160℃时,随着热处理时间的增加防霉效果越好,当油热处理工艺为200℃、6h时毛竹材表面只布有少量菌丝,防霉效果最佳。毛竹材经过高温油热处理在褐腐菌腐蚀45 d后质量损失率范围为0%～20%,耐腐等级均不低于耐腐Ⅱ;当油热处理温度大于160℃时,毛竹材的质量损失率均低于10%,达到强耐腐Ⅰ等级,防腐性能显著提高。