木材液相乙酰化处理及其性能研究(附件)【字数：13281】
木材改性是改善或改变木材的物理、力学、化学性质和构造特征的物理或化学加工处理方法。其目的是提高木材的天然耐腐(蛀)性、耐酸性、耐碱性、阻燃性、耐磨性、颜色稳定性、力学强度和尺寸稳定性。乙酰化处理是一种非常有效的可提高木材尺寸稳定性、生物耐腐性及抗光降解性的木材化学改性方法，目前，乙酰化木材已在许多国家实现了商业化生产，但在我国至今也未形成自有知识产权的木材乙酰化处理设备及相关技术。因此，研究无催化的乙酰化工艺对木材乙酰化处理效果及性能变化的作用机制，将为木材乙酰化工艺及性能调控提供理论依据和技术参考，为我国人工林木材功能性改良及高附加值利用提供新途径，对实现木材乙酰化技术国产化具有十分重要的意义。实验以乙酸酐为反应液，在无催化条件下，分析乙酰化后木材性能的变化。其反应流程为将木材浸入装有乙酸酐的反应釜中，在一定的压力和温度里，设置一段时间，让木材和乙酸酐充分反应。然后将乙酰化后的木材洗涤干燥，从而得到乙酰化木材。应用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、紫外-可见-近红外分光光度计等一系列先进仪器设备，深入研究了乙酰化木材的微观结构、化学组分与基团变化及乙酰化木材表面化学结构等的变化，系统分析了这些变化与乙酰化木材宏观物理力学性能之间的内在联系，揭示了乙酰化处理引起木材宏观性能变化的微观本质，探明了木材乙酰化反应机理。关键词乙酰化；松木；木材改性；液相法
目录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的和意义 2
1.2.1木材主动改性 2
1.2.2木材的被动改性 5
1.3国内外研究现状与评述 8
1.3.1 木材乙酰化技术研究及发展概述 8
1.3.2木材乙酰化的研究工艺 9
1.3.3影响木材乙酰化的因素 10
1.3.4乙酰化木材的应用 10
1.3.5木材乙酰化存在的问题 10
1.4研究目标和主要研究内容 11
1,4.1研究目标 11
1.4.2主要研究内容 11
第二章 木材乙酰化实验 12
2.1主要实验药品与仪器 12
2.2木材的预处理 12
2.2.1氢氧化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
钠处理 13
2.2.2水处理 13
2.2.3甲苯萃取处理 14
2.3乙酰化木材的制备 14
2.3.1乙酰化木材的反应原理 14
2.3.2乙酰化木材的处理工艺 15
2.3.3具体实验步骤 15
2.4测试与表征方法 15
2.4.1表征方法 15
2.4.2 性能测试 16
第三章 结果与分析 17
3.1预处理 17
3.1.1预处理结果 17
3.1.2 预处理废液分析 17
3.2样品 17
3.3乙酰化反应废液处理 18
3.3.1常压蒸馏 18
3.3.2抽真空蒸馏 18
3.3.3两种蒸馏对比 18
3.3.4气相色谱分析 18
3.3.5反应废液回收利用 20
3.4乙酰化木材的扫描电子显微镜（SEM）分析 20
3.5傅里叶红外光谱（FTIR）分析 21
3.6紫外可见分光吸收光谱（UVvis） 22
3.7氧指数 23
3.8抗冲击性 23
3.9拉伸强度 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪 论
1.1研究背景
木材是一种可更新、可选育、投资少、无污染绿色环保的自然资源，具有重量轻、强重比高、弹性好、耐冲击、纹理色调丰富美观，加工容易等优点[1]。因其有很多优点，所以木材在生活的各个方面都得到应用，例如：1、天然性:木材是一种天然的材料，在钢、木、水泥、塑料人类常用的四大主材中，只有木材直接取自大自然，因此木材具有低生产成本、耗能小、无毒害、无污染等特点[2]。2、质感好:木材具有良好触觉特性[3]，比金属和玻璃等材料更加优异。3、强重比高:木材的强度与重量的比值比一般金属的强度与重量的比值都高，是一种质量轻但强度比较高的材料[4]。4、保温性:木材的导热系数很小，跟其它材料比较，铝的导热性是木材的2000倍，而塑料的导热性是木材的30倍。因此，木材在保温效果上具有良好的表现。5、电绝缘性:木材的电传导性差，是较好的电绝缘材料。6、可加工性:木材的硬度适中，容易加工。7、装饰性:木材本身具有天然并且美丽的纹理，作为家具和装饰的材料，具有很好的装饰性[5]。8、建筑应用中，木材的耐火性比钢铁高:很多木质古建筑经历大火后，只是外部被大火烧焦，但是仍然屹立不倒，并且内部结构的强度仍然很高;相反的是，很多钢筋混凝土建筑在大火中，钢筋被大火高温烧软，造成建筑物的崩塌，建筑严重损毁。9、除了一些高密度的特殊木材，多数木材的比重比水低，可以浮在水面上，所以可以用来制作船舶等。但是，木材也因为易燃、易朽、不耐虫蛀、干缩湿涨、变异性大等缺点限制了木材的使用[6]，缩短了木材的使用寿命。
中国是木材和木制品的主要消费和使用的国家，也是人均森林资源最少的国家之一。 随着中国国家经济快速稳步发展，人民生活水平的提高，中国木材供需的紧张形势进一步加剧。近年来，中国政府大力推进绿化面积，积极增加国内木材供应，缓解木材供需矛盾。然而，由于木材材质松散，容易破裂的变形和不耐腐蚀，应用范围小，目前大多数的树种只能应用于人造板和造纸业等对木材材质要求较低的产业。
通过一系列改性技术，对木料进行物理或化学处理，可以改正和解决人工林木材的干缩湿胀大、尺寸稳定性差、易变色、易燃、不耐腐、不耐磨等缺点[4]，同时使木材获得某些特殊的功能，使木材高档化，更加有效地利用木材，使木材的使用寿命延长。这对我国保护环境和建设资源节约型社会，具有重要的战略意义。
1.2研究目的和意义
1.2.1木材主动改性
在当今，木材热改性是改性技术中研究最深入，经济效益最高的改性技术[7]。虽然热改性技术有着近一个世纪的研究历史，但是热改性木材在工业上大规模的生产和应用还是近十年的事情。
①热改性机理
木材中的半纤维素随着温度的升高而逐渐降解，产生一种有机酸。这种有机酸能够使半纤维素及纤维素无定形区的降解加速，木材羟基含量降低，结晶区的比例增加，从而使木材的吸湿性下降和尺寸稳定性提高。另外，在木材的热改性过程中，由于木素网状体横向连接的增加，因此木材尺寸的稳定性也得到增强。甲酸、乙酸和多种酚类等抑制腐朽菌生长的化合物，也在木材的热降解过程中生成。而纤维素结晶区的增加，不但抑制了非酶氧化剂对纤维素长分子链降解，还降低了可溶低聚糖及单糖在木材细胞腔中的扩散的速度。木素网状体横向连接的增加，也抑制了酶对木素的降解[8]；而改性木材吸湿性的下降，抑制了腐朽菌的滋生。
目录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的和意义 2
1.2.1木材主动改性 2
1.2.2木材的被动改性 5
1.3国内外研究现状与评述 8
1.3.1 木材乙酰化技术研究及发展概述 8
1.3.2木材乙酰化的研究工艺 9
1.3.3影响木材乙酰化的因素 10
1.3.4乙酰化木材的应用 10
1.3.5木材乙酰化存在的问题 10
1.4研究目标和主要研究内容 11
1,4.1研究目标 11
1.4.2主要研究内容 11
第二章 木材乙酰化实验 12
2.1主要实验药品与仪器 12
2.2木材的预处理 12
2.2.1氢氧化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
钠处理 13
2.2.2水处理 13
2.2.3甲苯萃取处理 14
2.3乙酰化木材的制备 14
2.3.1乙酰化木材的反应原理 14
2.3.2乙酰化木材的处理工艺 15
2.3.3具体实验步骤 15
2.4测试与表征方法 15
2.4.1表征方法 15
2.4.2 性能测试 16
第三章 结果与分析 17
3.1预处理 17
3.1.1预处理结果 17
3.1.2 预处理废液分析 17
3.2样品 17
3.3乙酰化反应废液处理 18
3.3.1常压蒸馏 18
3.3.2抽真空蒸馏 18
3.3.3两种蒸馏对比 18
3.3.4气相色谱分析 18
3.3.5反应废液回收利用 20
3.4乙酰化木材的扫描电子显微镜（SEM）分析 20
3.5傅里叶红外光谱（FTIR）分析 21
3.6紫外可见分光吸收光谱（UVvis） 22
3.7氧指数 23
3.8抗冲击性 23
3.9拉伸强度 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪 论
1.1研究背景
木材是一种可更新、可选育、投资少、无污染绿色环保的自然资源，具有重量轻、强重比高、弹性好、耐冲击、纹理色调丰富美观，加工容易等优点[1]。因其有很多优点，所以木材在生活的各个方面都得到应用，例如：1、天然性:木材是一种天然的材料，在钢、木、水泥、塑料人类常用的四大主材中，只有木材直接取自大自然，因此木材具有低生产成本、耗能小、无毒害、无污染等特点[2]。2、质感好:木材具有良好触觉特性[3]，比金属和玻璃等材料更加优异。3、强重比高:木材的强度与重量的比值比一般金属的强度与重量的比值都高，是一种质量轻但强度比较高的材料[4]。4、保温性:木材的导热系数很小，跟其它材料比较，铝的导热性是木材的2000倍，而塑料的导热性是木材的30倍。因此，木材在保温效果上具有良好的表现。5、电绝缘性:木材的电传导性差，是较好的电绝缘材料。6、可加工性:木材的硬度适中，容易加工。7、装饰性:木材本身具有天然并且美丽的纹理，作为家具和装饰的材料，具有很好的装饰性[5]。8、建筑应用中，木材的耐火性比钢铁高:很多木质古建筑经历大火后，只是外部被大火烧焦，但是仍然屹立不倒，并且内部结构的强度仍然很高;相反的是，很多钢筋混凝土建筑在大火中，钢筋被大火高温烧软，造成建筑物的崩塌，建筑严重损毁。9、除了一些高密度的特殊木材，多数木材的比重比水低，可以浮在水面上，所以可以用来制作船舶等。但是，木材也因为易燃、易朽、不耐虫蛀、干缩湿涨、变异性大等缺点限制了木材的使用[6]，缩短了木材的使用寿命。
中国是木材和木制品的主要消费和使用的国家，也是人均森林资源最少的国家之一。 随着中国国家经济快速稳步发展，人民生活水平的提高，中国木材供需的紧张形势进一步加剧。近年来，中国政府大力推进绿化面积，积极增加国内木材供应，缓解木材供需矛盾。然而，由于木材材质松散，容易破裂的变形和不耐腐蚀，应用范围小，目前大多数的树种只能应用于人造板和造纸业等对木材材质要求较低的产业。
通过一系列改性技术，对木料进行物理或化学处理，可以改正和解决人工林木材的干缩湿胀大、尺寸稳定性差、易变色、易燃、不耐腐、不耐磨等缺点[4]，同时使木材获得某些特殊的功能，使木材高档化，更加有效地利用木材，使木材的使用寿命延长。这对我国保护环境和建设资源节约型社会，具有重要的战略意义。
1.2研究目的和意义
1.2.1木材主动改性
在当今，木材热改性是改性技术中研究最深入，经济效益最高的改性技术[7]。虽然热改性技术有着近一个世纪的研究历史，但是热改性木材在工业上大规模的生产和应用还是近十年的事情。
①热改性机理
木材中的半纤维素随着温度的升高而逐渐降解，产生一种有机酸。这种有机酸能够使半纤维素及纤维素无定形区的降解加速，木材羟基含量降低，结晶区的比例增加，从而使木材的吸湿性下降和尺寸稳定性提高。另外，在木材的热改性过程中，由于木素网状体横向连接的增加，因此木材尺寸的稳定性也得到增强。甲酸、乙酸和多种酚类等抑制腐朽菌生长的化合物，也在木材的热降解过程中生成。而纤维素结晶区的增加，不但抑制了非酶氧化剂对纤维素长分子链降解，还降低了可溶低聚糖及单糖在木材细胞腔中的扩散的速度。木素网状体横向连接的增加，也抑制了酶对木素的降解[8]；而改性木材吸湿性的下降，抑制了腐朽菌的滋生。
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