木材化学功能改良技术进展与产业现状

引言

对于我国的国民经济建设来说,木材在我国国民经济建设中起到了不容忽视的作用,而随着近几十年来为了促进我国的经济快速发展,对木材进行了无节制的开采,从而使我国的木材资源集聚下降,导致了我国成为了严重缺乏木材资源的国家。但是,随着社会的发展,人们逐渐认识到森林资源对于人类社会发展的重要性,也随着可持续发展这一科学发展观的提出,人们开始了大量的植树造林行动,并且国家加大了对天然林的保护力度,从而有效缓解了林木资源紧缺的情况。在缓解林木资源紧缺的过程中,通常是通过建设速生人工林来缓解木材的紧缺情况。而木材作为天然的生物质材料,其存在着诸多优点,但是还伴随了诸多缺点,也即是在对木材进行应用之前,必须要对其进行改良处理,才能够使木材的性能得到充分的发挥。在木材的改良过程中,通常是应用一些化学技术和物理方法对木材进行改造,从而使木材的有点更加明显,缺点逐渐被消除。本文从我国目前木材功能性改良研究的现状出发,对木材化学功能改良技术进行了深入研究,并对我国近十年在此方面的研究成果进行了详细阐述,希望能够起到抛砖引玉的效果,使同行相互探讨共同提高,进而为我国木材化学功能改良技术发展起到一定的促进作用。

1、木材功能性改良研究现状

1.1 木材颜色处理

1.1.1 木材漂白处理木材的漂白可使木材色泽变浅或褪色,漂白剂(主要是过氧化氢、NaCIO2:等)的预处理和渗透剂(氢氧化钠或氨水等)的应用可提高漂白效果,漂白时间和漂白温度也会影响漂白效果[1-2]。漂白可除去单板表面的蓝变色和色斑,脱色后的单板可进行再染色处理[3]。

1.1.2 在对木材进行应用的过程中,对木材进行染色处理,可以有效的提高木材的装饰性,而在对木材进行染色时,由于通常会受到木材本身特性以及染色方法和染色材料的影响,从而导致染色效果的不理想。通过对木材中的木质素进行研究,并总结出木质素的染色规律,可以有效的促进木材染色工艺的发展。通常情况下,杨木、桦木等木材会因为时间的变化而导致其上染率出现变化。而随着科学技术的发展,为了使染色木材不一褪色,通常会通过计算机配色技术,并采用先进的染色工艺,从而使染色质量大幅度提高。

1.2 木材软化处理

目前,我国木材软化处理方法主要有蒸煮法、饱水状态下微波加热成型法、碱处理法和部分含氮化合物(液态氨、气态氨、氨水、联氨等)处理法等。木材在各种溶剂中的膨胀率随着溶剂与木材的3大主要化学物质形成氢键能力的增加而增加,而N原子比O原子更容易与H原子形成氢键,所以含氮化合物处理一般比蒸煮法效果明显。采用微波加热法处理木材,温度达到半纤维素和木素的玻璃化转变温度时,木材含水率迅速降低,短时间内进入软化状态,有利于进行弯曲加工和干燥定型。此外,还可以采用高频电加热法和尿素处理法等来加热软化木材。

1.3 木材尺寸稳定化处理

木材是吸湿性材料,含水率的变化是木材湿胀干缩的主要原因。木材尺寸稳定化处理方法包括物理方法和化学方法。物理方法包括热处理和防水处理等。白蜡木、柞木、香樟和荷木等在200℃左右的超高温低氧处理一定时间后,细胞壁中羟基减少,木材的吸湿性能明显下降,尺寸稳定性得到有效的改善。化学方法主要是使用低分子量的化学药品与木材中亲水性的羟基形成热固性树脂。先使用三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍桉树,再对其热处理,可大幅改善处理材的尺寸稳定性;使用阻燃剂DPB或WFRJ,与PF树脂复配处理大青杨木材,可达到木材体积稳定的效果。

2、木材功能性改良研究展望

2.1 明确我国木材功能性改良的重点对象

随着我国森林资源结构转变和国家生态环境保护的深入,我国木材改性的重点对象将长期定位为资源丰富、自身性能存在不足的杨木、桉树、杉木、马尾松、泡桐等速生人工林木材。

2.2 强化木材渗透性研究,提高木材化学改性效果

在木材功能性改良过程中,木材的渗透性越好,则增重率(WPG)越高,改性效果越好。因此,今后木材功能性改良应加大力度研究木材渗透性的影响因子,从而提高木材的渗透性。

2.3 深入研究木材功能性改良处理方法与改良效果的关系

综合考虑各种木材功能改性技术的特性,研发出更好的“一剂多能”的木材功能改性剂,或者通过多种处理方法改性后实现“多剂一能”的效果。改性剂的开发应逐步向同时具有防生物危害、阻燃和尺寸稳定化、提高木材力学性能的“多功效性”和环保、长效方向发展。从工业废料中制取木材浸渍改性剂是目前的趋势之一。应深入研究木材功能性改良过程中微观结构和化学性质的变化规律,探明木材功能性改良的内在本质。

3、结束语

随着科学技术的日新月异,人们的生活生产水平显着提高,而人们对木材的使用性能和外观形象也提出了更高的要求。而木材对于我国的经济建设和发展来说,其对我国的经济建设和发展有着重要的意义,但是由于近几十年人们为了使经济更快的发展,从而加大了对森林资源的开采,而木材作为森林资源的重要部分,自然首当其冲。因此随着人们对森林资源的过度开采,导致了我国木材资源的严重短缺,从而是我国成为了世界上木材最为贫乏的国家之一。随着可持续发展这一科学发展观的提出,人们逐渐认识到生态环境对人类社会发展的重要性,人们开始了对自然资源的保护工作,从而有效的促进了木材资源的发展,进而为自身能够的服务于人类社会打下坚实基础。人们木材进行应用时,通常会采用一些技术手段对其进行改良处理,从而才能满足人们的使用要求。而通过本文对木材化学功能改良技术进展和现状的详细解读,相信读者对其也有了进一步的认识。总而言之,在进行木材的改良时,必须要合理的应用改良技术,并且结合木材本身特性,才能够使改良效果得到最佳体现。