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收稿日期: 2015-11-19
基金项目: 安徽省自然科学基金项目(1508085MC60)和国家自然科学基金项目(31570553)共同资助。
作者简介: 杨淑敏，副研究员。
* 通信作者: 汪佑宏，博士，教授。E-mail：wangyh@ahau.edu.cn
安徽农业大学学报, 2016, 43(2): 215-219
Journal of Anhui Agricultural University
[DOI] 10.13610/j.cnki.1672-352x.20160311.025 网络出版时间：2016-3-11 10:44:54
[URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20160311.1044.050.html
脲醛及热处理对钩叶藤、高地钩叶藤主要物理性质的影响

杨淑敏 1，李 担 2，张菲菲 2，汪佑宏 2∗，徐 斌 2，涂道伍 2，朱臣钦 2，马 超 2
(1. 国际竹藤中心，北京 100102；2. 安徽农业大学林学与园林学院，合肥 230036)

摘 要：为优化藤材改性处理的方案、提高其加工利用水平，以钩叶藤、高地钩叶藤为研究对象，对其改性处
理前后主要物理性质的变化进行分析。结果表明，与素材相比，经过 120℃热处理后，钩叶藤密度略有增加；钩叶
藤和高地钩叶藤抗胀(缩)率分别为 11.94%和 1.98%，阻湿率分别为 4.80%和 5.50%，此外高地钩叶藤的抗吸水率为
1.80%。按最佳工艺改性处理后，气干密度、绝干密度和基本密度钩叶藤分别增加了 9.71%、9.03%和 11.70%，高
地钩叶藤分别增加了 23.57%、22.11%和 18.18%；钩叶藤的抗胀(缩)率为 5.40%，钩叶藤和高地钩叶藤抗吸水率分
别为 13.25%和 34.16%。经过上述改性工艺处理后，对钩叶藤和高地钩叶藤密度、尺寸稳定性、阻湿性和抗吸水性
有着不同的影响。
关键词：钩叶藤；高地钩叶藤；脲醛树脂；热处理；物理性质
中图分类号：S687.3; S781.3 文献标识码：A 文章编号：1672−352X (2016)02−0215−05

Effects of UF (urea formaldehyde resin) and heat treatments on the main physical
properties of Plectocomia kerrana and Plectocomia himalayana

YANG Shumin1, LI Dan2, ZHANG Feifei2, WANG Youhong2, XU Bin2, TU Daowu2, ZHU Chenqin2, MA Chao2
(1. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102;
2. School of Forestry & Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036)

Abstract: In order to optimize the rattan modification scheme and improve its processing level of utilization,
P. pierreana and P. himalayana were chosen to determine changes of the main physical properties after the UF and
heat treatments. The results show that after 120℃ heat treatment, the density of P. kerrana slightly increased and
the anti-swelling efficiency (ASE) and the moisture excluding efficiency（MEE）of P. kerrana and P. himalayana
were 11.94%, 1.98%, and 4.80%, 5.50, respectively. In addition, the resistance to water absorption (RWA) of P.
himalayana was 1.80%. According to the optimum modifications, the air dry density, oven dry density and basic
density of P. kerrana increased by 9.71%, 9.03% and 11.7%, respectively, while those of P. himalayana increased
by 23.57%, 22.11% and 18.18%, respectively. The ASE of P. kerrana was 5.40%, the RWA of P. kerrana and P.
himalayana was 13.25% and 34.16%, respectively. In conclusion, the modified treatments had different effects on
the density, size stability, moisture excluding property and resistance to water absorption of P. kerrana and P. hi-
malayana.
Key words: Plectocomia kerrana; Plectocomia himalayana; UF; heat treatment; physical properties

棕榈藤（Rattan）藤茎为制作家具和工艺品的
优质材料，是具有很高经济价值的多用途植物资
源[1]。目前世界上有 3500万 hm²以上天然林中分布
着棕榈藤，其中东南亚地区有棕榈藤分布的天然林
面积约为 2920万 hm²[2]；然而与盛产棕榈藤的马来
西亚、印度尼西亚、菲律宾相比，中国棕榈藤资源
仍非常匮乏[3]。
目前，商用藤种物理力学性能优良的仅有 20
余种，大多数棕榈藤藤种却存在影响其商业应用的
缺陷，如同属钩叶藤属的钩叶藤（Plectocomia
kerrana Becc）和高地钩叶藤（Plectocomia hima-
layana Griff），因藤茎质地较差，韧性不足易折断，
216 安 徽 农 业 大 学 学 报 2016年

很少得到直接利用[4]。但因其径级大、藤茎长，适
合进行改性利用[5]。然而，对于棕榈藤改性研究多
集中在省藤属和黄藤[6]，对钩叶藤属藤材也仅限于
高地钩叶藤和钩叶藤组织比量[7]、对大钩叶藤主要
物理力学性质等[8]。为此，作者对钩叶藤和高地钩
叶藤改性处理前后的主要物理性质进行研究，旨在
为其商业应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
钩叶藤、高地钩叶藤，分别采自云南盈江县和
梁河县，采集后去除叶鞘、气干。
脲醛树脂（UF，固化物含量 46%、密度 1.2
g·cm-3），聚乙烯醇（PVA，1750±50，含量≥99.0%）。
1.2 方法
将选出的钩叶藤、高地钩叶藤随机平均分为 12
组，分别进行编号。取浸注试剂、浸注量、增塑剂
添加量和在 120℃下加热时间 4 个因素，分 3 个水
平，对其中 9组安排进行 L9(34)正交试验。组号 1、
2、3分别代表素材经 120℃热处理材和按最佳工艺
改性处理材（即钩叶藤最佳改性工艺为脲醛树脂浸
渍、浸注量为 30%、聚乙烯醇添加量为 0.10%、在
120℃条件下加热 2.5 h；高地钩叶藤最佳改性工艺
为脲醛树脂浸渍、浸注量 50%、聚乙烯醇添加量
0.15%和 120℃条件下加热 0.5 h）。在此基础上选择
抗弯强度和柔量进行综合评定，分别得出钩叶藤的
最佳改性工艺为A3B2C3D3，即为UF+PVA、30%UF
（-0.073 MPa）、0.1% PVA、2.5 h（120℃）；得出高
地钩叶藤最佳改性工艺 A3B3C2D1，即择最合适即
UF+PVA、50% UF（-0.073 MPa）、0.15% PVA、0.5
h（120℃）。
随后，将剩余钩叶藤、高地钩叶藤各 3组分别
在素材、120℃加热和对应最佳工艺条件下进行试
验，测试其气干密度、基本密度、全干密度[9]，体
积干缩系数、抗吸湿性、抗吸水性和抗胀（缩）率
等[10-13]。
2 结果与分析
2.1 密度
密度是能初步反映材料物理力学性质的重要参
数，根据其大小能客观判断材料力学性质的优劣。
密度越大，一般情况下材料的硬度越大强度越高。
由表 1 可知，不论是钩叶藤还是高地钩叶藤，
素材与经过 120℃热处理后，其气干密度、绝干密度
和基本密度均大致相等；而按最佳工艺改性处理后，
其密度均有不同程度增加。其中，钩叶藤素材的气
干密度、绝干密度和基本密度分别为 0.340、0.321
和 0.282 g·cm-3，而经 120℃热处理后，对应值分别
为 0.340、0.322和 0.285 g·cm-3，略有增加但增幅不
明显；对于高地钩叶藤而言，其素材的气干密度、
绝干密度和基本密度分别为 0.420、0.398 和 0.341
g·cm-3，而经 120℃热处理后，对应值分别为 0.405、
0.383和 0.334 g·cm-3，均有不同程度下降。造成钩叶
藤和高地钩叶藤的素材和 120℃热处理后密度不同
影响，主要与其 120℃热处理后热分解作用和形成凝
聚结构强弱有关，如果凝聚结构的形成趋势小于分
子的热分解，则密度下降；反之，如果凝聚结构的
形成趋势大于分子的热分解，则密度增加。
而经过最佳工艺改性处理后，钩叶藤最佳工艺
改性材的气干密度、绝干密度和基本密度分别为
0.373、0.350和 0.315 g·cm-3，与其素材相比分别增
加了 9.71%、9.03%和 11.70%；高地钩叶藤最佳工
艺改性材的气干密度、绝干密度和基本密度分别为
0.519、0.486和 0.403 g·cm-3，与其素材相比分别增
加了 23.57%、22.11%和 18.18%，增幅尤为明显。
2.2 体积干缩系数和湿胀率
体积干缩系数反映了含水率在纤维饱和点以下
时每变化 1%所引起的材料的体积变化量，侧面代
表了材料干缩发生形变的程度大小与速度快慢。胀
缩性指的是已干燥过的木材，在受到环境温度和湿
度变化的影响后，发生吸湿而膨胀，解湿而收缩的
现象。我们一般通过胀缩率来描述这种变化的程度，
它从侧面反映了材料日常使用时的尺寸稳定性情
况，通常体积干缩系数和湿胀率越小，其对应尺寸
稳定性越好。
钩叶藤和高地钩叶藤的素材体积干缩系数分别
为 0.405%和 0.401%，而经 120℃热处理、最佳工艺
改性处理后，其体积干缩系数对应值分别为 0.341%
和 0.336%、0.344%和 0.336%。由此可知，经 120℃
热处理及脲醛树脂浸渍改性处理后，藤材的体积干
缩系数与素材相比显著减小，干缩时的尺寸稳定性
得到大幅提高；其中不论是钩叶藤还是高地钩叶藤，
经 120℃热处理后，其体积干缩系数均为最小值，
其减幅分别达 15.8%和 16.2%（见表 2）。
钩叶藤和高地钩叶藤的素材湿胀率分别为
4.0%和 3.8%，经 120℃热处理后，其湿胀率对应值
分别为 3.5%和 3.7%，由此可知经 120℃热处理后藤
材的湿胀率与素材相比均减小，吸湿时的尺寸稳定
性得到不同程度改善。经脲醛树脂浸渍最佳工艺改
性处理后，其湿胀率对应值分别为 3.8%和 3.9%，
43卷 2期 杨淑敏等: 脲醛及热处理对钩叶藤、高地钩叶藤主要物理性质的影响 217


其中钩叶藤湿胀率有所减小；而高地钩叶藤的湿胀
率却增大，改性藤材吸湿时的尺寸稳定性有所下降，
原因可能与树脂固化后与高地钩叶藤部分细胞壁结
合不够紧密有关（见表 2）。

表 1 不同方法处理的钩叶藤、高地钩叶藤的密度
Table 1 The densities of P. kerrana and P. himalayana treated with different methods
密度
Density
藤种
Species
组号
Group
平均值/g·cm-3
AV
标准方差
SD
最小值/g·cm-3
Minimum value
最大值/g·cm-3
Maximum value
变异系数/%
CV
气干密度 钩叶藤 1 0.340 0.040 0.279 0.494 11.8
Air-dry density P. pierreana 2 0.340 0.040 0.267 0.447 11.8
3 0.373 0.030 0.313 0.461 8.0
高地钩叶藤 1 0.420 0.127 0.261 0.581 30.2
P. himalayana 2 0.405 0.071 0.229 0.529 17.5
3 0.519 0.082 0.368 0.591 15.8
绝干密度 钩叶藤 1 0.321 0.040 0.262 0.467 12.5
Oven-dry density P. pierreana 2 0.322 0.040 0.250 0.428 12.4
3 0.350 0.030 0.290 0.435 8.6
高地钩叶藤 1 0.398 0.120 0.246 0.596 30.2
P. himalayana 2 0.383 0.068 0.213 0.501 17.8
3 0.486 0.078 0.321 0.562 16.0
基本密度 钩叶藤 1 0.282 0.040 0.233 0.412 14.2
Basic density P . pierreana 2 0.285 0.030 0.226 0.384 10.5
3 0.315 0.030 0.264 0.392 9.5
高地钩叶藤 1 0.341 0.099 0.223 0.512 29.0
P. himalayana 2 0.334 0.068 0.202 0.467 20.4
3 0.403 0.087 0.264 0.508 20.2

表 2 不同方法处理的钩叶藤、高地钩叶藤的体积干缩系数和湿胀率
Table 2 The volume coefficient of shrinkage and bulking factor of P. kerrana and P. himalayana treated with different methods
指标
Index
藤种
Species
组号
Group
平均值/%
AV
标准方差
SD
最小值/%
Minimum value
最大值/%
Maximum value
变异系数/%
CV
体积干缩系数 钩叶藤 1 0.405 0.060 0.201 0.565 14.8
Volume coefficient P. pierreana 2 0.341 0.060 0.221 0.462 17.6
of shrinkage 3 0.344 0.070 0.198 0.496 20.4
高地钩叶藤 1 0.401 0.074 0.331 0.575 18.5
P. himalayana 2 0.336 0.071 0.266 0.481 20.1
3 0.336 0.056 0.176 0.446 16.7
湿胀率 钩叶藤 1 4.0 0.587 2.5 5.2 14.8
Bulking factor P. pierreana 2 3.5 0.480 2.5 4.8 13.7
3 3.8 0.740 1.5 5.0 19.7
高地钩叶藤 1 3.8 0.830 2.8 6.1 21.8
P. himalayana 2 3.7 0.708 3.0 4.7 19.1
3 3.9 0.955 1.8 5.8 24.6

2.3 吸湿率与吸水率
吸湿性指材料在一定的外界环境中（温度、湿
度），从空气中吸收并保持的水份的性质，受到环境
的一定影响。吸水性描述的则是材料放置于水中，
材料吸水饱和后，最多能吸收并保持多少水分，为
材料本身的一个固有属性，由材料本身的性质决定，
如：化学构成、孔隙率等。材料的吸湿吸水性均对
本身的性能产生不利影响，吸水后材料自重增大、
导热性增大、强度和耐久性会有不同程度的下滑，
并且干湿交替易引起材料变形而影响使用。
钩叶藤和高地钩叶藤的素材吸湿率分别为 9.7%
和 9.6%，经 120℃热处理后，其吸湿率分别降为 9.2%
和 9.1%，降幅均为 5.2%，由此可知经 120℃热处理
后，藤材的吸湿率与素材相比减小，这样有助于处
218 安 徽 农 业 大 学 学 报 2016年

理藤材尺寸稳定性提高和耐久性延长；而经脲醛树
脂浸渍最佳工艺改性处理后，改性处理材的吸湿率
分别为 10.5%和 10.0%，均高于对应素材，说明改性
处理后其吸湿性反而增大，原因可能与树脂固化后
与部分藤材细胞壁结合不够紧密有关（见表 3）。
钩叶藤和高地钩叶藤的素材吸水率分别为
214.2%和 218.1%，经 120℃热处理后，其吸水率对
应值分别为 215.9%和 214.1%，处理前后吸水率与
素材相比变化不大；而经脲醛树脂浸渍最佳工艺改
性处理后，其吸水率对应值分别降为 185.8%和
143.6%，降幅分别高达 13.3%和 34.2%，防水性能
显著提高（见表 3）。

表 3 不同方法处理的钩叶藤、高地钩叶藤的吸湿率和吸水率
Table 3 The moisture regain and water absorptivity of P. kerrana and P. himalayana treated with different methods
指标
Index
藤种
Species
组号
Group
平均值/%
AV
标准方差
SD
最小值/%
Minimum value
最大值/%
Maximum value
变异系数/%
CV
吸湿率 钩叶藤 1 9.7 0.48 8.7 11.1 5.0
Moisture regain P. pierreana 2 9.2 0.42 8.3 10.2 4.6
3 10.5 0.58 9.3 11.9 5.6
高地钩叶藤 1 9.6 0.57 8.8 10.5 5.9
P. himalayana 2 9.1 0.56 8.4 10.9 6.1
3 10.0 1.18 9.0 12.6 11.8
吸水率 钩叶藤 1 214.2 40.69 133.0 290.6 19.0
Water absorptivity P. pierreana 2 215.9 33.78 169.2 312.7 15.7
3 185.8 17.75 151.3 218.4 9.6
高地钩叶藤 1 218.1 91.62 135.2 348.3 42.0
P. himalayana 2 214.1 76.76 114.0 435.4 35.9
3 143.6 56.79 75.4 270.0 39.5

表 4 改性处理的钩叶藤、高地钩叶藤的抗胀(缩)率、阻湿率和抗吸水率
Table 4 The anti swelling efficiency(ASE), moisture excluding efficiency(MEE) and reduction in water absorptivity(RAW) of
P. kerrana and P. himalayana treated with different methods %
藤种 Species 组号 Group 抗胀(缩)率 ASE 阻湿率MEE 抗吸水率 RAW
钩叶藤 2 11.94 4.80 -0.54
P. pierreana 3 5.40 -8.33 13.25
高地钩叶藤 2 1.98 5.50 1.80
P. himalayana 3 -4.59 -4.53 34.16

2.4 抗胀(缩)率、阻湿率及抗吸水率
以抗胀(缩)率、阻湿率及抗吸水率为因素评判
改性处理优劣，其值越大，改性材吸湿或吸水后胀
缩率、吸湿率及吸水率越小，尺寸稳定性及耐久度
越好。
经 120℃热处理后，钩叶藤和高地钩叶藤抗胀
(缩)率分别为 11.94%和 1.98%，阻湿率分别为 4.80%
和 5.50%，此外高地钩叶藤的抗吸水率为 1.80%，
其值均大于 0，说明与素材相比，处理材的吸湿性、
吸水性降低，同时尺寸稳定性提高；但钩叶藤经
120℃热处理后因其吸水率略有增加而导致抗吸水
性略有下降，具体见表 3和表 4。
而经脲醛树脂浸渍最佳工艺改性处理后，钩叶
藤的抗胀(缩)率为 5.40%，钩叶藤和高地钩叶藤抗吸
水率分别为 13.25%和 34.16%，其值为正值，说明
改性处理后钩叶藤和高地钩叶藤吸水性显著降低、
防水性能显著提高，同时钩叶藤尺寸稳定性也有所
改善；但高地钩叶藤的抗胀(缩)率，以及钩叶藤和
高地钩叶藤阻湿率都小于 0，说明处理后钩叶藤和
高地钩叶藤吸湿率增加，同时高地钩叶藤尺寸稳定
性也下降，说明改性处理后某些指标还不理想，具
体见表 3和表 4。
3 讨论与结论
与素材相比，经过 120℃热处理后，钩叶藤密
度略有增加，高地钩叶藤密度略有下降，但变幅均
不大；而按最佳工艺（即钩叶藤最佳改性工艺为脲
醛树脂浸渍，浸注量为 30%，聚乙烯醇添加量为
0.10%，在 120℃条件下加热 2.5 h；高地钩叶藤最
佳改性工艺为脲醛树脂浸渍，浸注量为 50%，聚乙
43卷 2期 杨淑敏等: 脲醛及热处理对钩叶藤、高地钩叶藤主要物理性质的影响 219


烯醇添加量为 0.15%，在 120℃条件下加热 0.5 h）
改性处理后，其密度均有不同程度增加，其中钩叶
藤气干密度、绝干密度和基本密度分别为 0.373、
0.350和 0.315 g·cm-3，分别增加了 9.71%、9.03%和
11.70%；高地钩叶藤气干密度、绝干密度和基本密
度分别为 0.519、0.486和 0.403 g·cm-3，与其素材相
比分别增加了 23.57%、22.11%和 18.18%。
经 120℃热处理后，钩叶藤和高地钩叶藤抗胀
(缩)率分别为 11.94%和 1.98%，阻湿率分别为 4.80%
和 5.50%，此外高地钩叶藤的抗吸水率为 1.80%，
其值均大于 0，说明与素材相比，处理材的吸湿性、
吸水性降低，同时尺寸稳定性提高；但钩叶藤经
120℃热处理后因其吸水率略有增加而导致抗吸水
性略有下降。而经脲醛树脂浸渍最佳工艺改性处理
后，钩叶藤的抗胀(缩)率为 5.40%，钩叶藤和高地钩
叶藤抗吸水率分别为 13.25%和 34.16%，改性处理
后钩叶藤和高地钩叶藤吸水性显著降低、防水性能
显著提高，同时钩叶藤尺寸稳定性也有所改善；但
高地钩叶藤的抗胀(缩)率，以及钩叶藤和高地钩叶
藤阻湿率都小于 0，说明处理后钩叶藤和高地钩叶
藤吸湿率增加，同时高地钩叶藤尺寸稳定性也下降。
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