杉木、马尾松细观力学性能及热处理材性能研究

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1、摘要本研究以人工林杉木、马尾松为对象，采用零距拉伸技术主要研究了杉木、马尾松管胞的纵向抗拉强度，及其株内变异规律，含水率对其的影响。另一方面对人工林杉木、马尾松材进行高温热处理，并对热处理后杉木、马尾松材的化学成分、结晶度、木材薄片的顺纹抗拉弹性模量进行了测试，重点考察了处理温度、处理时间对比弹性模量的影响，旨在从热处理改性的本质揭示力学性质的变化规律。利用零距拉伸技术研究木材管胞纵向抗拉强度，研究结果表明，零距拉伸试样的最佳厚度是809m，最适宜的夹紧力是70psi。由零距拉伸方法得到的杉木早材管胞纵向抗拉

2、强度介于310MPa一733MPa，平均499MPa。马尾松早材管胞纵向抗拉强度介于300MPa．590MPa，平均461MPa。早材管胞纵向抗拉强度在树高方向上(1．3．7．3m)差异不显著。含水率对针叶材早材管胞纵向抗拉强度的影响不显著，但总体趋势是气干态的强度高于饱水态。热处理条件为温度160．220℃、时间为lh．3h。对热处理材的化学成分进行方差分析结果表明，在0．05水平下，热处理温度对综纤维素含量的变化影响显著。处理温度和处理时间对17,一纤维素和木质素含量变化均没有显著影响。综纤维素含量随着温

3、度的升高和时间的延长呈现下降的趋势。杉木其综纤维素含量和未处理材相比最多降低13．8％左右，马尾松降低13．1％左右。0c一纤维素的热稳定性相对较好，当温度达到180。C时含量才逐渐降低。与素材相比热处理杉木的Q一纤维素含量最多降低了23．5％左右，马尾松最多降低了21．5％左右。木质素含量随着处理温度和处理时间的增加有明显的上升趋势。杉木处理材与素材相比含量最多升高了12％左右，马尾松处理材最多升高了8．9％左右。半纤维素含量在处理时间为1h时，随着处理温度的升高，表现为下降的趋势。当处理时间为3h时，表现

4、为上升的趋势。当处理时间为1h时，温度低于180℃，结晶度呈现出升高的趋势，高于180℃时，结晶度降低。当处理时间为3h时，温度为160"C使得结晶度高于未处理木材，呈上升趋势，随着温度的继续升高结晶度又稍有下降的趋势，直到180℃，然后结晶度又随着温度升高逐渐增加。热处理后人工林杉木的纵向拉伸比模量在15．28．38．75MPa·m3·k91之间，平，均值为27．05M．Pa·m3·kg～，变异系数为16．11％。人工林马尾松的纵向拉伸比模量在13．72．33．301ViPa·m3·k91之间，平均值为22

5、．51MPa·m3·k百1，变异系数为24．4％。纵向弹性比模量的株间变异显著。不同热处理温度和时间对杉木、马尾松非标准薄试样的比模量的影响不显著。随着处理温度的升高和时间的增加，化学成分和比模量的变化趋势是基本一致的。关键词：杉木；马尾松：管胞抗拉强度：零距拉伸；热处理；化学成分；比模量StudyomicromechanicndheattreatmentnmomecllanlCSancllleat-treatmentOfOOIChineseFirandMasson—Pinehinese-r—Abstract

6、Inthisstudy,plantationofChinese·FirandMasson-Pinefortheobject，theZero-spantensilestrengthoftracheids，in-treevariationandtheeffectofmoisturecontentoftheChinese-FirandMasson—Pinewereresearched，ontheotherhandontheplantationofChinese—FirandMasson—Pineforhi曲一tem

7、peratureheat-treatedandtestedthechemicalcomponents，crystallinity，elasticmodulusoftensileinverticaldirectionofsmallsample．Thefocusofstudyisthattreatment—temperatureandtreatment—timefortheeffectsofspecificmodulus，aimedatrevealingthemutativeruleofmechanicalpro

8、pertyaccordingthenatureofheattreatmentmodified．TheZero-spantensilestrengthoftracheidsoftheChinese—FirandMasson-Pinewereresearched．ItwasshownthattheoptimumthicknessofsamplesandclampingpressureforZ-spant