热处理对三种松木木材疏水性能的影响

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1、热处理对三种松木木材疏水性能的影响：将欧洲赤松（Pinussylvestris）、北美短叶松（P.banksiana）和马尾松（P.massomana）木材在水蒸气保护下进行180℃热处理，测量接触角和粗糙度，并采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）分析，考察热处理对3种松木木材疏水性能的影响。结果表明，热处理后木材的接触角增大，粗糙度变小但与接触角无显著相关性，羟基官能团吸光度下降，羰基官能团吸光度的变化因树种和处理时间而异，热处理增强了3种松木木材的疏水性能。　　关键词：热处理；疏水性；欧洲赤松（Pinussylvestris）；北

2、美短叶松（P.banksiana）；马尾松（P.massomana）　　：TQ351.21：A：0439-8114（2013）11-2643-04　　松属木材约有80余种，在世界范围内分布极广，为重要的林木。其中欧洲赤松（Pinussylvestris）是欧洲市场上最受欢迎的木材，被广泛用于各种户外民用和工业用途，亦是我国防腐木材的主要树种；北美短叶松（P.banksiana）是美洲松中分布最广的树种；马尾松（P.massomana）是中国南部分布最广、数量最多的松属树种。目前关于这3种松木的热处理研究十分活跃，其中欧洲赤松热处理后木

3、材表面粗糙度下降，表面质量提高[1，2]，表面润湿性能发生改变[3]，心边材的疏水性能差异较大[4]；北美短叶松不同加工类型（打磨、刨和锯切）的木材热处理后疏水性能增强，用180号砂纸打磨的木材表面最为疏水[5]；马尾松随着热处理温度的升高和处理时间的延长，木材红外吸收光谱中羟基吸收峰的强度明显降低，羰基吸收峰的强度略呈降低趋势，亲水官能团的减少使其疏水性能增强[6]。　　本研究选取3种典型的松木代表树种，研究热处理对木材疏水性能，如接触角、粗糙度指标的影响，通过傅立叶变换红外光谱仪（Fouriertransforminfrareds

4、pectroscopy，FTIR）分析官能团的变化，并对各变量之间的相关性进行分析，为木材的加工应用和性能改善提供参考。　　1材料与方法　　1.1制样与调制　　1.1.1备样欧洲赤松试材购买于天津新港，产自俄罗斯中东部地区，据板材年轮判断树龄大于40年。北美短叶松试材购买于天津新港，产自加拿大北部地区，据板材年轮判断树龄大于50年。马尾松试材采自广西壮族自治区百色市田林县，树龄30年，胸径45cm。样品均经广西壮族自治区木材及木制品质量监督检验站鉴定无误。锯材干燥后精加工为试验所用的试件。接触角和表面粗糙度测量所用试件长宽厚尺寸为12

5、0mm×30mm×3mm，在重型砂光机上等厚双面砂磨。FTIR分析所用试件长宽厚尺寸为100mm×5mm×3mm。精加工试件厚度误差在　　±0.1mm。　　1.1.2热处理将精加工试件放入热处理箱中，水蒸气保护，处理温度为180℃，处理时间为3个梯度：1、2和4h，以未处理木材作为对照。　　1.1.3试件调制热处理后试件与未处理木材一起放入恒温恒湿环境中进行调制，温度设定为20℃，湿度设定为65%，14d后进行各个指标的测定。　　1.2指标测定方法　　1.2.1接触角接触角测量仪（德国KRUSS，DSA100）测量接触角，介质为蒸馏水

6、，液滴脱离针尖并接触表面开始计时，测量19s时间范围内接触角变化情况，测量间隔时间为0.08s，液滴定量进给为3μL。每处理水平共6个试件，每个试件平行测量3次，结果取平均值。　　1.2.2表面粗糙度表面粗糙度测定仪（日本HANDYSURF，E-35B）考察表面粗糙程度，与接触角使用同批试件，待液滴自然风干后测量，每个试件测量5次，沿木材纹理方向测量，测量长度12.50mm，评定长度2.5mm。　　1.2.3FTIR分析FTIR（美国ThermoFisherScientific，Nicolet6700）分析表面官能团，在试件表面刮取木

7、粉仔细研磨并干燥，木粉与溴化钾按1∶150的质量比混合后压片测试，扫描波数范围为4000～400cm-1，扫描次数为32次，光谱分辨率为4cm-1。　　2结果与分析　　2.1接触角测量结果与分析　　3种松木木材热处理后的接触角曲线见图1～图3。从图中可以看出，未处理木材的接触角随测量时间的延长而下降，曲线斜率明显，19s时欧洲赤松和北美短叶松未处理木材的接触角均小于92°，降幅大于30°，而马尾松未处理木材的接触角更是低至30°以下，降幅超过60°，可见马尾松未处理木材的润湿性能最好。3种松木处理材的接触角在1s内有较大幅度的下降，之

8、后趋于平缓，随着时间的推：将欧洲赤松（Pinussylvestris）、北美短叶松（P.banksiana）和马尾松（P.massomana）木材在水蒸气保护下进行180℃热处理，测量接触角和粗糙度，并采用傅立叶变换红外