全 文 ：第 wu卷 第 tu期
u s s y年 tu 月
林 业 科 学
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∂²¯1wu o‘²1tu
⁄¨ ¦qou s s y
杉木间伐材 „≤± 防腐与综合强化复合改性研究
王传耀 杨文斌 陈 刚
k福建农林大学材料工程学院 福州 vxsssul
摘 要 } 在将 „≤± 与 ˜ƒ树脂调制成相容的复合改性剂对杉木间伐材进行复合改性研究的基础上 o深入探索复合
改性的机理与综合效果 ∀对浸渍材与表面密实化处理相结合的优化工艺 o当弦向压缩率为 us h时各项力学性能指
标均比素材增加 xt h以上 ~进行浸渍处理与 „≤± 或 ˜ƒ单独处理材经煮沸和抗水 !酸 !碱抽提的抗流失性对比试验
及防腐试验 o表明前者比后者有所提高 ~并采用铜离子跟踪法进行 ÷ p射线荧光光谱仪定量分析 o测定了浸渍材复
合改性剂的含量和分布情况 o确认了一次性浸渍优化工艺参数的较佳效果 ∀
关键词 } 杉木间伐材 ~ „≤± 防腐剂 ~˜ƒ树脂 ~复合改性 ~抗流失性 ~ ÷ p射线荧光光谱仪
中图分类号 }≥z{t1z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussyltu p stst p sz
收稿日期 }ussy p sx p s{ ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kvsvzttvwl和福建省中小企业创新基金资助项目kusswsx| • l ∀
Στυδψ ον τηε Χοµ πουνδ Μοδιφιχατιον οφ ΑΧΘ Πρεσερϖατιϖε ανδ
Ρεινφορχε οφ Χυννινγηαµιαλανχεολατα
• ¤±ª≤«∏¤±¼¤² ≠¤±ª • ±¨¥¬± ≤«¨ ± Š¤±ª
k Χολλεγε οφ Ματεριαλσ Ενγινεερινγ o Φυϕιαν Αγριχυλτυραλανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Φυζηου vxsssul
Αβστραχτ } ’±·«¨ ¥¤¶¨ ²©¤¶·∏§¼ ¥¼ ¤∏·«²µo¤±¨ º ®¬±§²© ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤¯ ¦²°³²∏±§°²§¬©¼¬±ª¤ª¨±·º¤¶¶·∏§¬¨§º«¬¦«º¤¶¤
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Κεψ ωορδσ} ·«¬±±¬±ª¶ º²²§ ²© Χυννινγηαµια λανχεολατα~ „≤± ³µ¨¶¨µ√¤·¬√¨ ~ ˜ƒ µ¨¶¬±~ ¦²°³²∏±§ °²§¬©¬¦¤·¬²±~ ¤±·¬p
§µ¤¬±¬±ª~÷pµ¤¼ ©¯∏²µ¨¶¦¨±¦¨ ¶³¨¦·µ²¶¦²³¨
我国木材工业正处于由天然林木材利用转向以人工林木材利用为主的战略转变过程中 ∀目前 o我国人
工林保存面积为 w yyz万 «°u o居世界第一 ∀然而人工速生材 o如杉木k Χυννινγηαµιαλανχεολαταl间伐材一般材
质疏松 !密度较低 o易腐朽 !蓝变 !虫蛀 o限制了其木材在建筑用材 !家具 !装修用材等领域的广泛应用k蒋明亮
等 oussul ∀没有一种单一的方法能克服木材的以上缺点 o实施木材复合改性正成为当前克服木材各种缺陷
的主要发展趋势 ∀
木材防腐处理是延长木材使用寿命 !节约木材的有效措施k李玉栋 ousswl ∀新型 „≤± 防腐剂处理木材
可提高木材的防腐抗虫能力 o又不含砷 !铬 !酚等对人畜有害的物质 o已广泛应用于世界各国 ∀我国也正处于
推广应用 „≤± 初期 o然而局限于单独 „≤± 防腐处理 ∀采用树脂浸渍 o改善其物理力学性能 o也是材质松软
木材扩大使用范围并得到高效利用的重要途径之一k陈端 ot||zl o如福建杉木间伐材改性做地板木k陈瑞英
等 ousssl ∀现代木材强化和尺寸稳定化的浸渍处理 o常采用初期缩聚物的 ƒ树脂k李坚 oussul o其物理力学
性能优于 ˜ƒ树脂 o但毒性与价格均高于 ˜ƒ树脂 o也限制了 ƒ树脂在室内与人居环境的应用 ∀环保型 ˜ƒ
树脂价格低廉 o使用广泛 o能和 „≤± 复合改性更有其应用价值 ∀
王传耀等kussyl以 „≤± 防腐剂利用为起点 o进行了杉木间伐材 „≤± 防腐与改良 ˜ƒ树脂复合改性k以下
简称 „Π˜复合改性l研究 ∀本文在此基础上深入进行杉木间伐材防腐与强化复合改性的综合研究 }„Π˜复合
改性剂相容性调制机理 o一次性真空浸注法与表面密实化处理相结合的优化工艺 o浸渍材与 „≤± 处理材煮
沸和抗水 !酸 !碱抽提的抗流失性对比试验 o性能测试对比与防腐试验对比等 ~同时采用 ÷ p射线荧光光谱仪
跟踪金属k≤∏l离子在改性材中的分布状况 o定量分析其改性效果 ∀
t 材料与方法
111 试验材料
杉木间伐材取自邵武周边县市同一批间伐材 o平均气干密度 s1vwz ª#¦°pv o含水率 tu h o制成 vss °° ≅
xs °° ≅ kus !vs !xsl°°各若干块浸渍样品 o并制成 ys °° ≅ xs °° ≅ us °° !us °° ≅ us °° ≅ kus !vsl °° !xs
°°≅ xs °° ≅ zs °°的检测试件 o要求无斜纹理 !腐朽 !节子 !裂纹等缺陷 ∀ „Π˜复合改性剂的一个组分为
„≤±k⁄l防腐剂取自福州某企业k经检测含量 ≤∏un z1wt h ~≤∏’ |1u{ h l ~另一组分采用 ∞t 级低毒脲醛树脂
k˜ƒl o摩尔比 ˜Βƒ € t1sx o粘度 s1t ∗ s1ux °¤#¶kux ε l o取自福人木业 o添加三聚氰胺 x h改性调制 ~复合相
容添加剂 ≤‹≤自配 ~以及氯化铵 !硫酸铜k≤∏≥’w#x‹u ’l等化学药剂 ∀
图 t 真空浸渍试验装置
ƒ¬ªqt ∂¤¦∏∏°¬°³µ¨ª±¤·¬²±·¨¶·¨ ∏´¬³°¨ ±·
t1 真空泵 ∂¤¦∏∏° ³∏°³~u1 浸渍罐 °¬·¦«¨µ²©
¶²¯√ ±¨·~v1 进口 Œ± ³∏·~w1空压机 „¬µ
¦²°³µ¨¶¶²µ~x1 出口 • ¤¼ ²∏·q
112 试验方法
t1u1t „Π˜复合改性剂一次性真空浸渍试验方法 将 „≤± 与 ˜ƒ树脂
双组分按配方加适量 ≤‹≤相容添加剂调制成复合改性剂 o加入真空浸渍
加压装置 o进行满细胞法k¥¨·¦«¨§³µ²¦¨¶¶l一次性真空浸渍改性 o即 }先抽
真空 s1s|x °¤o保真空 vs °¬±后 o浸渍加压 s1w ∗ s1z °¤ot ∗ v «∀采
用自行设计的一套真空浸渍加压装置k图 tl o其中浸渍罐体 ∆ € tys °° o
安全压力 t1s °¤o配 ÷ p s1x型旋片式真空泵与 • • p s1|Πz空气压缩
机 ∀中试设备采用某企业提供的真空浸渍加压罐一套k鹰潭防腐设备
厂l o罐体设计压力 t1x °¤o容积 ut °vk y € t1y ° !Λ€ ts °l o配水环式
真空泵kv vss °¤l !汽水分离罐 !冷热交换罐 !原料池等装置 ∀
t1u1u 表面密实化试验方法 将经过复合改性浸渍过的试材在空气中
气干 x ∗ z天 o将其分成 v组 o控制其含水率分别在 ts h !tx h !us h ~按正交试验设计逐步进行浸渍 !微波加
热 !热压k弦向压缩率为 us h l ∀耐磨性检测按照 Š…Π× txsvy1|w5实木地板检验及试验方法6进行 ∀
t1u1v 用蒸煮抽提做复合改性剂抗流失性对比试验 取规格为 ys °° ≅ xs °° ≅ us °°的绝干试件 o分别在
相同条件下真空加压浸渍 „≤± !˜ƒ与 „Π˜复合改性剂 o筛选质量增加率相近的样本各 ty个 o每 w个 t小组 o
常温气干 z天后 o干燥箱烘绝干 o称重取平均值 Γt ~再用水煮沸 o分别于 u !w !y !{ «后各取出 t小组 o常温气
干 z天后 o干燥绝干 o称重取平均值 Γu ∀
t1u1w 用蒸馏水 !v h氨水和 ts h醋酸抽提做复合改性的抗流失性试验 取 us °° ≅ us °° ≅ us °°经过复
合改性剂浸渍的试件 o分别用蒸馏水 !v h氨水和 ts h醋酸浸泡 u周k期间 o定期更换抽提溶剂l ∀依据试件质
量的减少来计算药剂的流失 ∀防腐剂的化学流失率 Χ以滤出量与总的保持量之比表示 ∀试件处理和抗流
失试验过程参考 „ • °„ ∞tt p |z部分 ∀结果按下式计算 }Χ€ ΑΠkΑn Βl o式中 }Α为流失液中防腐剂的总质
量 oª~ Β为流失过试件中的防腐剂总质量 oª∀
t1u1x 复合改性浸渍材防腐性能试验 通过木腐菌作用前后木材的质量损失来评价经防腐剂处理后木材
的耐腐程度 o进而评价防腐剂对木材的防腐性能 ∀素材气干密度 s1vxv ª#¦°pv o复合改性浸渍材经过气干
至含水率 ts h ∗ tu h o气干密度 s1xwt ª#¦°pv ∀u种试件规格 us °° ≅ us °° ≅ ts °° ~供试菌采用白腐菌采
绒革盖菌k Χοριολυσϖχρσιοολορl ∀腐朽后试样质量损失率 Γ公式 }Γ € k Ωt p ΩulΠΩt ≅ tss h o式中 }Ωt 为试样
试验前的绝干质量 oª~ Ωu 为试样试验后的绝干质量 oª∀
t1u1y 用 ÷ p射线荧光光谱仪定量分析 „Π˜复合改性的方法
tl 纯样品制备 纯品纤维是将杉木间伐材素材k含水率 tu h l粉碎打磨后 o经 {s目筛子筛选备用 o施加
˜ƒ树脂和硫酸铜k≤∏≥’w#x‹u ’l水溶液 ∀纯样品由无胶纤维与经铜离子染色的 ˜ƒ胶均匀拌胶压制而成 }先
将按被测试件绝干质量 x h的硫酸铜k溶于水l的溶液均匀地混合到 ˜ƒ胶中 o制成固含量 xs h的胶液 ~在环
ust 林 业 科 学 wu卷
式拌胶机中按照 tx h的施胶量与绝干纯木纤维搅拌均匀混合k约 vs °¬±l ~再选择未施胶的绝干纤维按照比
例与之均匀混合 o分别调成含硫酸铜 s !s1x h !t1x h !v h !w h和 x h的 y个木纤维样品 o再压制成净重 v ª直
径 ux °°满足 °• uwuw型 ÷ p射线荧光光谱仪检测使用的圆饼形标准样品k加压力 us·!时间 ys¶l o装入干燥
器内密封保存 ∀待测样本将质量增加率分别为 vs h !ws h !xs h !ys h的浸渍处理材按上述方法粉碎 !筛选 !
施胶 !模压制成各 u组试件 ∀
表 1 正交试验方案与结果分析
Ταβ . 1 Τεστ ρεσυλτ οφ τηε ορτηογοναλ δεσιγν
因素
ƒ¤¦·²µ
含水率
²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·k≤l ΩΠh
浸渍时间
≥²¤®¬±ª·¬°¨ τtΠ°¬±
微波时间
¬µ²º¤√¨ ·¬°¨ τuΠ°¬±
热压时间
‹²·³µ¨¶¶·¬°¨ τvΠ°¬±
磨耗量
• ¤¨µ¬±ª¤°²∏±·Π°°
t tks1tl tkul tktl tkxl s1twz
u t ukwl ukvl uktsl s1twt
v t vkyl vkxl vktxl s1txu
w uks1txl t u v s1ttw
x u u v t s1tuz
y u v t u s1tux
z vks1ul t v u s1tw|
{ v u t v s1tvx
| v v u t s1txv
均值 t „√ µ¨¤ª¨ t s1twz s1tvz s1tvy s1twu
均值 u „√ µ¨¤ª¨ u s1tuu s1tvw s1tvy s1tv{
均值 v „√ µ¨¤ª¨ v s1twy s1twv s1twv s1tvw
Ρ s1sux s1ss| s1ssz s1ss{
ul样品检测 在福州大学中心实验室 °• uwuw型 ÷ p射线荧光光谱仪上进行 ∀该设备装有铑靶功率为
u wss •的 ÷ p射线管 o可以产生高能 ÷ p射线光子 o测试时间 ys ¶∀
其他主要仪器设备 }恒温干燥箱 ≥ q≤ qtst p u o电子天平 °tus p t o单层试验热压机 ±⁄tss o环式拌胶机 o
力学万能试验机  • ∞p ws„ o漆膜磨耗仪 p t型 o数码显微镜 ⁄…p uuv° p xk厦门麦克奥迪公司l o扫描电
子显微镜 ≥ p xvts∂k荷兰 °‹ŒŒ°≥公司l ∀
113 主要物理性质和力学性质的检测方法
试验素材 !浸渍处理材和再经表层密实化处理材样本各取 us件 o主要物理力学性质按照国家标准 Š…
t|uz p t|wv p |t !Š…Π× txsvy1y p |w o其中回复率 !质量损失率参照徐永吉kt|{|l进行测定 ∀
u 结果与分析
211 ΑΠΥ复合改性剂的相容性机理
„≤± 溶于水 o˜ƒ树脂与水或 „≤± 溶液混合则相容性不佳 }温度低于 tx ε 易生成絮状沉淀 ~温度高于
vx ε 易过快凝胶而缩短适用期 ∀因此 o除控制温度外 o要添加相容活性剂 ∀自配制 ≤‹≤ 添加剂主要成分是
能产生增容作用的表面活性剂也称增容剂k梁治齐等 oussul o起增容作用的是表面活性剂胶束 o影响增容作
用的因素与增容剂的分子结构和性质以及溶液中的胶束数目k或临界胶束浓度l有关 ~并加入少量固化迟缓
剂 !增韧剂与润胀剂 o以延长 ˜ƒ的活性期 o改善其脆性和增加非极性单体向木材细胞壁的扩散能力k王恺
等 ousstl ∀当添加剂溶于 „≤± 与 ˜ƒ胶溶液中 o因其分子含有亲水的极性基团和疏水的非极性基团 o水的表
面张力明显下降 o但浓度达到临界胶束浓度 o水的表面张力趋于平稳 o其分子由 xs ∗ tss个聚集成胶束 o从而
把水和胶液溶解到自身组织之中 o形成热力学上稳定单一液相的增容体系 ∀ ≤‹≤ 质量分数为 v h o为弱碱性
物质 o对人体无害 o对环境无污染 ~且不影响 „≤± 与 ˜ƒ性能及适用期 o具有与主要组分相容而不起化学反
应的特性 ∀经试验 }常温下k大于 t{ ε l使用 t{ ∗ uw «不沉淀 ~长期放置 o˜ƒ超过适用期至贮存期会结团生
成沉淀 o但经过滤 o不影响 „≤± 继续使用 ∀
212 ΑΠΥ复合改性浸渍试验与表面密实化试验效果
u1u1t 复合改性试验极差分析与方差分析 在获得浸渍试验优化工艺的基础上 o进一步进行表面密实化试
验 o试验结果见表 t o方差分析见表 u ∀从表 t极差分析得到 o当弦向压缩率为 us h时的复合改性材表面密实
vst 第 tu期 王传耀等 }杉木间伐材 „≤± 防腐与综合强化复合改性研究
化优化工艺为 }处理材含水率 tx h o浸渍时间 w °¬±o微波加热时间 t ∗ v °¬±o热压时间 tx °¬±∀在表 u的 w个
因素中含水率是显著性因子k取 Α€ s1t时l o需重点控制 ∀
表 2 方差分析
Ταβ . 2 ς αριανχε αναλψσισ
因素
ƒ¤¦·²µ
偏方差
°¤µ·¬¤¯ √¤µ¬¤±¦¨
自由度
ƒµ¨ §¨²° §¨ªµ¨¨
Φ值
Φ √¤¯∏¨
Φ临界值
≤µ¬·¬¦¤¯ Φ √¤¯∏¨
显著性
≥¬ª±¬©¬¦¤±·
Ω tt1y|y u ts1w|y |1sss 3
τt t1vs| u t1v|| |1sss
τu s1|vy u t1sss |1sss
τv t1tu| u t1usy |1sss
误差 ∞µµ²µ s1|w u
u1u1u 主要物理性质和力学性质
的检测分析 测试数据如表 v !w所
示 o指标均取均值 ∀密度是判断木
材各项性能的重要指标 o在含水率
相同的条件下木材的密度与强度存
在着递增的函数关系 ∀从表 v看 o
浸渍材 !密实化材的气干密度和全
干密度分别比素材增加了 xv1v h !
zs1v h ~随着木材全干密度的增大 o其空隙减少 !吸水率降低 !尺寸稳定性提高 ∀在空气中的气干含水率也
有所下降 o这是因为浸渍强化处理使浸渍材的吸湿率降低 o而阻湿性增强 ~浸渍材与密实化材比素材的抗湿
胀性能更好 ∀从表 w看 o浸渍材与密实化材的力学性能均明显提高 o其中顺纹抗压强度 !抗弯弹性模量 !硬度
均提高 ut h以上 o抗弯强度提高 tt1u h o磨耗量k径 !弦面l提高 txz h以上 o可直接用于地板木等用材 ~浸渍
后再经密实化处理材比素材的力学性能有更显著的提高 o均增加 xt1t h以上 o可较大拓宽建筑用途 ∀
表 3 素材与浸渍材及浸渍后密实化材的物理性能测试比较 ≠
Ταβ . 3 Τηε χοµ παρισιον φορ πηψσιχαλ περφορµ ανχε τεστσ οφ χοντρολεδ , διππεδ ανδ δενσιφιεδ ωοοδ
项目
Œ·¨°¶
气干含水率
„¬µ2§µ¼ ≤Πh
气干密度
„¬µ2§µ¼ §¨±¶¬·¼Π
kª#¦°pvl
全干密度
’√¨ ±2§µ¼ §¨±¶¬·¼Π
kª#¦°pvl
湿胀率 ≥º¨¯ ¬¯±ªµ¤·¬²Πh
径向 •¤§¬¤¯ 弦向 פ±ª¨ ±·¬¤¯ 体积 ∂²¯∏°¨
素材
≤²±·µ²¯ §¨ º²²§ tt1wukt1tl s1vxvks1ul s1vtzks1{l v1uks1xl z1vks1{l ts1wkt1ul
浸渍材
⁄¬³³¨ §º²²§ |1y{{ku1wl s1xwtkt1{l s1w{ykt1xl u1zku1zl x1wkv1ul z1vku1vl
密实化材
⁄¨ ±¶¬©¬¨§º²²§ tt1z{ku1yl s1ystkt1zl s1xwskt1yl t1utks1vl u1{wkt1zl w1vwkt1{l
≠括号内为标准差 o下同 ∀ ׫¨ ¶·¤±§¤µ§ µ¨µ²µ¬¶¬± ¥µ¤¦®¨·q׫¨ ¶¤°¨¥¨ ²¯º q
表 4 素材与浸渍材及浸渍后密实化材的力学性能测试对比 ≠
Ταβ . 4 Τηε χοµ παρισιον φορ µεχηανιχσ περφορµανχε τεστ οφ χοντρολεδ !διππεδ ανδ δενσιφιεδ ωοοδ
项目
Œ·¨°¶
顺纹抗压强度
≤²°³µ¨¶¶¬√¨¶·µ¨±ª·«
³¤µ¤¯¯¨¯·²ªµ¤¬±Π°¤
 ’∞А°¤  ’•Π°¤
硬度 ‹¤µ§±¨ ¶¶Π°¤ 磨耗量 • ¤¨µ¬±ª¤°²∏±·Π°°
端面
≤µ²¶¶
¶¨¦·¬²±
径面
•¤§¬¤¯
¶¨¦·¬²±
弦面
פ±ª¨ ±·¬¤¯
¶¨¦·¬²±
径面
•¤§¬¤¯
¶¨¦·¬²±
弦面
פ±ª¨ ±·¬¤¯
¶¨¦·¬²±
素材
≤²±·µ²¯ §¨ º²²§ vs1xku1vl z {|ukt ssul zv1yk{1wl ux1yku1|l tu1{kt1vl tt1wkt1tl s1vzuks1svl s1vxwks1stwl
浸渍材
⁄¬³³¨ §º²²§ vy1|kv1xl { zzxk|zv1yl |z1{kz1zl vu1vku1yl tz1wku1xl tw1ykt1ul s1twxks1stxl s1tvxks1stul
∆ ut1s tt1u vu1| uy1u vy1v u{1t txz tyu
密实化材
⁄¨ ±¶¬©¬¨§º²²§ w|1|zkv1{l tu t{zkt stzl tuu1vk{1|l ws1xykv1tl ut1txku1yl tz1uukt1wl s1tuwks1stul s1tu{ks1stsl
∆ yv1{ xw1w yy1u x{1w yx1u xt1t uss1s tzy1y
≠ ∆为比素材增加k h l ∀ ∂¤¯∏¨ ¤¯µª¨µ·«¤± ¦²±·µ²¯ §¨ º²²§q
213 杉木间伐材经复合改性处理后的尺寸稳定性评价
环保型 „Π˜复合改性剂是一种水溶性药剂 o对木材进行处理后 o木材的尺寸稳定性有较大的改善 o特别
是进行表层密实化处理效果更显著 ∀评价依据是测量标准试件处理前后的质量 o各相对弦向 !径向和顺纹方
向尺寸变化得到的指标值 ∀
检测结果见表 x ∀质量增加率大小反映该药剂对木材的渗透能力 o浸渍材 !密实化材质量增加率分别为
xx1w h !zs1t h o大于 xs h显示此种复合改性剂的渗透性很好k而浸渍材增容率较小 o即对试件的体积增加影
响不大可以接受l ~其体积收缩率大幅降低 o分别为 w1w{ h !s1{x h ~抗胀缩率分别提高了 ws1v h !{{1z h o阻
wst 林 业 科 学 wu卷
湿率分别达 w|1v h !yz1v h k阻湿率越大越好l o显示其处理材尺寸稳定性比较好 ~而吸湿率明显低于未处理
材 ∀其主要原因 }药剂浸入木材管胞 !细胞壁内后 o在干燥过程中 o其 ˜ƒ组分内分子间及部分 ˜ƒ与木材间
发生交联作用 ~同时 „≤± 组分中的铜离子与 ˜ƒ及木材间形成稳定化学结合 o沉积堵塞在木材管胞 !细胞壁
上和细胞腔内水分通道 ~此外表层密实化的作用较大 o导致木材尺寸稳定性提高 ∀
表 5 素材与浸渍处理后及密实化材的尺寸稳定性试验数据对比
Ταβ . 5 Τηε χοµ παρισιον φορ τηε εξπεριµεντ δατα οφ σιζε σταβιλιτψ οφ χοντρολεδ !διππεδ ανδ δενσιφιεδ ωοοδ
项目
Œ·¨°¶
质量增加率
¤¶¶ª¤¬±
µ¤·¬²Πh
增容率
∂²¯∏°¨ª¤¬±
µ¤·¬²Πh
体积收缩率
∂²¯∏°¨ ¶«µ¬±®¤ª¨
µ¤·¬²Πh
抗胀缩率
„±·¬2¶º¨¯ ¬¯±ªk¶«µ¬±®¤ª¨ l
µ¤·¬²Πh
阻湿率
„±·¬2°²¬¶·µ¤·¬²Πh
吸湿率
²¬¶·¤¥¶²µ³·¬²±
µ¤·¬²Πh
素材 ≤²±·µ²¯ §¨ º²²§ ) ) z1xt ) ) ty1y{
浸渍材 ⁄¬³³¨ §º²²§ xx1w w1vw w1w{ ws1v w|1v {1wx
密实化材 ⁄¨ ±¶¬©¬¨§º²²§ zs1t p y1vw s1{x {{1z yz1v x1wx
214 复合改性浸渍材的抗流失性与防腐试验分析
u1w1t 用蒸煮抽提做复合改性剂抗流失性试验分析 „Π˜复合改性剂浸渍材和单独浸渍 „≤± 的材料有相
近的抗流失性能 o而单独浸渍 ˜ƒ 的材料其抗流失性明显较差k表 yl ∀原因是 ˜ƒ胶粘剂不耐热水 o随蒸煮的
时间延长流失量增加 o而 „≤± 或者 „Π˜中的铜离子能与木材和胶形成较稳定的化学键 o不容易流失 ∀
表 6 抗流失性试验
Ταβ . 6 Αντι2δραινινγ εξπεριµεντ
时间
׬°¨ Π«
„≤± ˜ƒ „Π˜
Γt Γu 流失率⁄µ¤¬±¬±ªµ¤·¬²Πh Γt Γu
流失率
⁄µ¤¬±¬±ªµ¤·¬²Πh Γt Γu
流失率
⁄µ¤¬±¬±ªµ¤·¬²Πh
u ux1x{ uw1s{ x1{y vz1yv uy1tz vs1wx uy1zu ux1tu x1|{{
w uz1tw ux1tw z1vz v|1xu uz1sz vt1xs uy1sw uv1|w {1syw
y uy1xt uw1wy z1zv vv1zz vt1s| vz1|v uy1{{ uw1uz |1zt
{ uy1vu uv1ut tt1{u vy1wy vv1zw v{1tv ux1zt uu1zw tt1xx
表 7 抗流失性对比试验 ≠
Ταβ . 7 Τηε χοµ παρισιον φορ τεστ οφ αντι−δραινινγ εξπεριµεντ
蒸馏水
⁄¬¶·¬¯¯ §¨ º¤·¨µ
v h氨水
v h ¤°°²±¬¤
ts h醋酸
ts h ¤¦¨·¬¦¤¦¬§
„Π˜ „≤± „Π˜ „≤± „Π˜ „≤±
Κt |{ |z |w |u {{1z {x1u
Κu |y1x |x1{ |u1v |s1u {v1{ z{1y
≠ Κt !Κu 抽提 uw和 tus «的固着率k h l ∀ ƒ¬¬¤·¬²±µ¤·¬²¤©·¨µuw ¤±§tus « ¬¨·µ¤¦·¬±ªq
u1w1u 用蒸馏水 !v h 氨
水和 ts h 醋酸抽提做复
合改性的抗流失性试验分
析 经过 uw和 tus «抽提
后的结果见表 z o经 „Π˜
复合改性的浸渍材分别被
蒸馏水 !v h 氨水和 ts h
醋酸抽提 o其抗流失性都比经过 „≤± 防腐剂处理过的材料略优 ∀
u1w1v „Π˜复合改性剂与 „≤± 处理材料的防腐性能对比分析 理论计算可知 o复合改性剂质量增加率大于
uy1z h o所含 „≤± 中 ≤∏’的吸收量大于 z ®ª#°pv o可以满足国家标准有关 „≤± 防腐剂的强防腐等级的规
定 ∀以 u种改性剂含相同的 ≤∏’浓度 z1wv h !v1zx h !t1{y h和对应相同的吸收量 vw1{ !tz1w !{1z ®ª#°pv进
行对比测试 o结果表明 }采用 „Π˜ 复合改性剂和 „≤± 对应质量损失率分别为 s1yw h !s1z{ h !s1|x h 和
s1{u h !s1|y h !t1uu h o均达到强耐腐等级 o但防腐性能前者优于后者 o其机理是 „Π˜复合改性剂中铜离子
可以和 ˜ƒ胶中的分子形成稳定的化学结合 o˜ƒ也与木材反应形成相对稳定的化合键 ∀
215 用 Ξ −射线荧光光谱仪定量分析复合改性的效果
u1x1t ÷ p射线荧光光谱仪跟踪监测铜离子的原理 ¤µ·¬±kusstl研究了将硫酸铜溶液加入到胶料中进行
胶料标记的方法 }铜离子可以均匀地和 ˜ƒ胶中的分子形成稳定的化学结合从而形成标记 o这种标记不受分
布于木纤维上的胶滴尺寸 !热压温度和压力的影响 o即使在高压浸渍和高温干燥的条件下 o铜离子和 ˜ƒ胶
分子之间的结合也不会产生分离 ~且当铜离子在胶料中的含量 ∴u1s h时 o胶料含量和离子量存在稳定的关
系 ∀谢拥群等kussxl在加拿大曾进行过用于 ⁄ƒ施胶量分布研究的铜离子跟踪检测 o国内用于木材改性研
究尚未见报道 ∀
目前 ÷ p射线物相定量分析常用外标法k王培铭等 oussxl }当金属离子受到 ÷ p射线照射的时候 o将发
xst 第 tu期 王传耀等 }杉木间伐材 „≤± 防腐与综合强化复合改性研究
出衍射波 o金属元素的含量和衍射强度之间存在定量关系 ∀在粉末平板状样品的两相系统中 o待测相与纯品
相的衍射强度比有以下关系
ΙtΠΙts € Ξt Λ°tΞtk Λ°t p Λ°l n Λ° ktl
式中 }Ιt 是对应于待测相质量分数 Ξtk h l的衍射强度 ~ Ιts为纯品相的衍射强度 ~ Λ°t和 Λ° 分别是待测相物
质和混合总物质的有效质量吸收系数 ∀
当所测定物质的质量吸收系数和混合物的质量吸收系数相等 k即 Λ°t € Λ°l时 o式ktl可化简为
ΙtΠΙts € Ξt kul
式kul表明 }衍射强度 Ιt 与待测相质量分数 Ξt 之间存在线性关系 o在测试条件严格一致时 o测得 Ιt 与
对应的 Ιts即可获得待测试样中该相的质量分数 Ξt ∀对纯品标定测量即可采用铜离子/染色标记0的方法 ∀
复合改性剂的两大组分是 „≤± 与 ˜ƒ胶 o其自身含有分布均匀的铜离子 o因此可省去样本/染色标记0工作 o
直接用 ÷ p射线测定金属离子的含量与分布 o再与纯品对比就可以定量地表达复合改性剂在浸渍材料中的
存在和分布状况 ∀
样品中铜离子的衍射强度被仪器接收后 o由该设备携带的 ≥∏³¨µ± 软件对纯品试样进行对应的硫酸铜含
量的分析标定 o即可建立铜离子含量和 ÷ p射线衍射强度之间的关系式 o可用来对未知复合改性剂含量的样
本进行定量对比检测 ∀
图 u 纤维中 ≤∏≥’w#x‹u ’含量与 ÷ p射线衍射强度关系曲线
¬ªqu ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²± ²© ÷pµ¤¼ §¬©©µ¤¦·¬√¨ ¬±·¨±¶¬·¼ ¤±§¦²±·¨±·²© ≤∏≥’w#x‹u ’ ¬±©¬¥¨µ
u1x1u 用 ÷ p射线荧光光谱仪定量分析 图 u
是用 ÷ p射线荧光光谱仪实测 ÷ p射线的衍射强
度和纤维硫酸铜含量的关系曲线 o呈良好的线性
关系 o其方程为
Ξ € s1svz zy Ψ n s1xsw |u kvl
其标准差 Ρ€ s1vuy t{ ∀方程kvl不通过原点 o表
明在未施胶以前 o木材中已经含有微量的铜元
素 ∀从其截距 ∆ € s1xsw |u来看 o这一影响很小 ∀
表 {为对待测样本进行检测k重复 u次取其
平均值l并与标定曲线进行比较的结果 o表明方
程kvl与复合改性效果是稳定可靠的 }铜离子名
义值和实测值相差很小k原因是处理过程中各种
损耗l ~÷ p射线衍射仪的系统误差也很小 ∀因
此这一方法可以依据试件中铜离子含量 o定量跟
踪掌握复合改性剂在生产过程中的浸渍量和分
布状况 o可对工艺或设备进行在线监测 ∀
表 8 铜离子含量的 Ξ − 射线抽样检测
Ταβ . 8 ΞΡΦτεστ οφ ρανδοµ σαµ πλεσ ωιτη Χυ+
项目
Œ·¨°¶
质量增加率 ¤¶¶ª¤¬±µ¤·¬²Πh
vs ws xs ys
铜衍射强度
≤²³³¨µ§¬©©µ¤¦·¬±·¨±¶¬·¼Π®¦³¶ zz1wx ttt1uy tww1z| tz{1ys
≤∏≥’w#x‹u ’含量
≤∏≥’w#x‹u ’ ¦²±·¨±·Πh v1wv w1zt x1|z z1ux
≤∏n实测值Π名义值Π误差
≤∏n °¨ ¤¶∏µ¨§√¤¯∏¨Π±²°¬±¤¯ √¤¯∏¨Π¨µµ²µΠh s1{{Πs1|uΠx1t t1utΠt1vsΠz1x t1xvΠt1xxΠt1w t1{yΠt1|uΠv1z
˜ƒ实测值Π名义值Π误差
˜ƒ ° ¤¨¶∏µ¨§√¤¯∏¨Π±²°¬±¤¯ √¤¯∏¨Π¨µµ²µΠh t1wsΠt1wwΠu1x t1|uΠu1syΠz1t u1wvΠu1xzΠx1u u1|yΠv1swΠu1{
v 结果与讨论
tl 将 „≤± 防腐剂与环保型改性 ˜ƒ树脂按合适比例混合 o加适量 ≤‹≤ 添加剂搅拌均匀 o能调制成 u种
yst 林 业 科 学 wu卷
物质相容的 „Π˜复合改性剂 o其中 ˜ƒ达到 ∞t 级环保型指标 o„≤± 防腐剂达到美国 „ • °„标准 o≤‹≤ 添加剂
无毒不污染环境 o不影响 „≤± 与 ˜ƒ性能 ∀
ul 在杉木间线材一次性浸渍优化工艺基础上 o再进行表面密实化处理k弦向压缩率为 us h时l的优化工
艺为 }处理材含水率 tx h o浸水时间 w °¬±o微波加热时间 t ∗ v °¬±o热压时间 tx °¬±∀其力学性能主要指标
浸渍材 !再密实化材分别比素材增加 tt1u h !xt h以上 o较大提高杉木间伐材的经济用途 ∀而且 „Π˜复合改
性剂特别适用于用 ÷ p射线荧光光谱仪进行铜离子定量分析 o可以有效掌握生产过程复合改性剂的分布与
改性效果 o利于在线质量跟踪与监测 ∀
vl „Π˜复合改性浸渍材的防腐性能 !抗流失性能均略优于单独 „≤± 防腐剂处理材 o性能有所提高 o还可
替代节约 tz1x h „≤± 溶液k以 „Π˜为 wΒt计l o仅此项可节约成本差价 t sxs元#·pt o因此有较高的经济效益 !
社会效益与生态效益 ∀
wl 复合改性剂研究尚处于对 u种组分相容性调制阶段 o有待深入研究一种多功能复合改性剂产品 ∀拟
引入乙酰化或异氰酸酯分别与 „≤± 进行复合性处理 o并拓宽复合改性对主要建立树种的适用性试点 ∀
参 考 文 献
陈 端 qt||z q杉木的 °∂ „ !ƒ真空加压浸渍改性试验 q木材工业 ottkxl }| p tu
王传耀 o陈 刚 qussy1 杉木间伐材 „≤± 与 ˜ƒ复合改性技术初步研究 q福建林学院学报 ouykwl }u|w p u|{
陈瑞英 o邓邵平 o唐兴平 o等 qusss1 福建杉木间伐材改性做地板木 q东北林业大学学报 ou{kwl }ww p wy
蒋明亮 q费本华 qussu1 木材防腐的现状及研究方向 q世界林业研究 otxkvl }ww p wy
李 坚 qussu q木材科学 q北京 }高等教育出版社 ovtv p vvv
李玉栋 qussw1 木材防腐 ) ) ) 延长木材使用寿命的有效措施 q人造板通讯 ott }v p x
梁治齐 o宗惠娟 o李京华 qussu1 功能性表面活性剂 q北京 }中国轻工出版社 otwy p txu
王 恺 o汤宜庄 o刘燕吉 qusst1 木材工业大全 }木材保护卷 q北京 }中国林业出版社 outx p uut
王培铭 o许乾慰 qussx1 材料研究方法 q北京 }科学出版社 ox{ p tsu
谢拥群 o¤µ·¬± ƒ • o¤°¨ ¶⁄ ∞ ‘Šqussx1 ⁄ƒ纤维中脲醛胶含量的定量分析 q福建林学院学报 ouxkwl }u{| p u|v
徐永吉 qt|{| q木材改性 q南京 }南京林业大学出版社 ot p us
¤µ·¬± ƒ • qusst q ⁄¨ ·¨¦·¬²± ¤±§ °¨ ¤¶∏µ¨° ±¨·²© ˜ƒ µ¨¶¬± §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¬± ⁄ƒ q°µ²¦¨ §¨¬±ª¶²©x·« ∞∏µ²³¨¤± °¤±¨ ¯ °µ²§∏¦·¶≥¼°³²¶¬∏° o׫¨ …¬²≤²°³²¶¬·¨¶
≤ ±¨·µ¨ o¯¤±§∏§±²o • ¤¯ ¶¨
k责任编辑 石红青l
zst 第 tu期 王传耀等 }杉木间伐材 „≤± 防腐与综合强化复合改性研究