熱改性木材分析技術(shù)（低場(chǎng)核磁共振法）

熱改性木材分析技術(shù)（低場(chǎng)核磁共振法）

木材改性是改進(jìn)木材性質(zhì)的工藝過(guò)程，它用化學(xué)、生物或物理介質(zhì)作用于木材，使木材在服務(wù)周期中，人們所希望的性質(zhì)得到加強(qiáng)。

木材改性的方法

木材化學(xué)改性：化學(xué)反應(yīng)物與木材細(xì)胞壁聚合物羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)物與木材基質(zhì)之間生成共價(jià)鍵

木材熱改性：對(duì)木材加熱，導(dǎo)致木材成分的一定程度的降解，從而使木材性質(zhì)產(chǎn)生所希望的改善

木材表面改性：采用化學(xué)、物理或生物（酶）試劑施加于木材表面，以獲得所希望的性能改善。

木材浸漬改性：用惰性材料（浸漬劑）填充木材基質(zhì)，以便獲得所希望的性能改變。

木材壓密化改性：先對(duì)木材汽蒸或熱水煮，使其軟化，然后在熱壓機(jī)上將木材熱壓到zhi定厚度，從而改善木材密度和強(qiáng)度。

木材熱改性的機(jī)理（木材炭化）

熱改性是迄今為止木材改性的方法中，工業(yè)化推廣應(yīng)用最成功、經(jīng)濟(jì)效益顯著的木材改性方法。

木材是由半纖維、纖維素、木素和少量抽提物組成。半纖維素耐熱性能較差，在高溫作用下首先降解，生成游離的乙酸、甲酸、甲醇，而釋放的有機(jī)酸作為一種催化劑又加速了半纖維素及纖維素?zé)o定形區(qū)的降解，因而木材中吸濕性羥基顯著減少，使木材的吸濕性降低，尺寸穩(wěn)定性增加。又隨著纖維素?zé)o定形區(qū)的降解，從而增加了結(jié)晶區(qū)的比例，這也降低了木材的吸濕性，增加了尺寸穩(wěn)定性。此外，熱處理過(guò)程中，木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加也增加了尺寸穩(wěn)定性。

熱改性木材性能改善的幾個(gè)原因

-木材熱降解過(guò)程中，生成乙酸、甲酸等酸性物質(zhì)，這使熱處理材中腐朽菌的代謝過(guò)程受到影響，從而增強(qiáng)了耐腐性。

-木材熱降解過(guò)程中，生成了多種酚類(lèi)化合物，香草quan能阻止或延緩腐朽菌的生長(zhǎng)。

-纖維素結(jié)晶區(qū)比例的增加，限制或延緩了非酶的氧化劑對(duì)纖維素長(zhǎng)分子鏈的降解及可溶的低聚糖或單糖對(duì)木材細(xì)胞腔的擴(kuò)散。

-木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加，阻礙了非酶的氧化劑的反應(yīng)以及木素分解酶對(duì)木素的降解。

-熱改性材吸濕性及吸水性的降低，也不利于腐朽菌的寄生和繁殖。

低場(chǎng)核磁共振法用于熱改性木材研究原理

低場(chǎng)核磁共振法可用于熱改性木材顯微結(jié)構(gòu)和水分組成的研究。對(duì)不同溫度下熱改性木材樣品進(jìn)行研究，并與未改性的木材樣品進(jìn)行比較。采用脈沖場(chǎng)梯度激發(fā)回波法研究木材不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)中孔隙的高度各向異性大小分布。低溫孔隙率測(cè)量得到了束縛水大小的上限值，結(jié)合低溫孔隙率測(cè)量和弛豫測(cè)量數(shù)據(jù)可以確定細(xì)胞壁微孔的大小。

核磁共振低溫孔隙率法能夠測(cè)定多孔材料的孔徑分布。被限制在小孔內(nèi)的物質(zhì)的熔點(diǎn)低于大塊物質(zhì)的熔點(diǎn)。這種降低的固液相變溫度是在核磁共振低溫孔隙率測(cè)定法中檢測(cè)到的。核磁共振低溫孔隙率法適用于測(cè)定孔徑從幾納米到幾百納米的材料的孔徑分布。在非常小的孔隙中，液體根本不會(huì)凍結(jié)。上限是由受限物質(zhì)的冰點(diǎn)降低與孔徑之間的反比關(guān)系確定的。