利用X射线衍射技术与红外光谱分析真菌侵蚀的木材

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1、万方数据第30卷，第6期2010年6月光谱学与光谱分析V01．30，No．6，ppl674—1677SpectroscopyandSpectralAnalysisJune，2010利用X射线衍射技术与红外光谱分析真菌侵蚀的木材林剑，赵广杰。，孟令萱，李志萍北京林幢大学材料科学与技术学院，林业生物质材料与能源教育部T程研究中心．北京100083摘要为了弄清真菌侵蚀木材的微细结晶构造与主成分官能团的变化，利用X射线衍射技术和红外光谱研究了分别经过黄孢原毛平革菌(PC)和棉腐卧孔荫(PP)侵蚀不同时f'甘j后毛白杨术材的结晶度、晶胞内层间距、晶粒宽度和主成分官能团的变化情况

2、。结果表明：(1)PC与PP的侵蚀对木材纤维索结晶区的品格构造没有影响，纤维素结晶区衍射2口角和层间距基本保持不变，但纤维素结品度和晶粒宽度随侵蚀时间增加而呈减小的趋势，并且受PP侵蚀的要比受PC侵蚀的明显，表明PP侵蚀对纤维素的破坏程度要大于PC侵蚀；(2)半纤维素在侵蚀过程巾其木聚糖被不同程度的降解。使得产物中羰基含最增加，PC与PP对半纤维素的降解效果与纤维素儿近相同；(3)木质素受PC侵蚀后苯环被氧化裂解生成链烃，而受PP侵蚀的变化不明显。关键词木材；腐蚀；X射线衍射；红外中图分类号：0657．3文献标识码：AIX)I：10．3964／j．issn．1000-

3、-0593{2010)06—1674—04引言木材是一种可再生的牛物质材料，除了常规利用外，可以作为如生物柴油等各种生物质能源的原材料。还可以用于制备各种功能件复合材料。但由于自身的缺陷，当处于一定的温度和相埘湿度条件下，木材容易受到真菌、细菌以及一些虫蚁类牛物的腐蚀，使其材性大大降低，影响了它的IF常使用。为此，国内外一些学者对此做了大量的包括术材防腐和木材改性在内的木材保护应用研究f1-7]，然而，在腐朽木材的微细构造和成分变化等基本性质方面的研究却很少。木材属于天然有机高分子聚合物，利用X射线衍射技术和红外光谱图谱可以反映其内部结构和分子的变化情况。国内一些研究

4、人员【80利用该技术对木材密度、微纤丝角、结晶度以及木材生物腐朽的判别测定已经有过尝试性研究，并且得到r许多实用性的成果；旧外许多专家也对该技术在木材物理性质、化学性质和力学性质等方面的研究做了大量工作[¨¨。本研究的主要目的是利用x射线衍射技术和红外光谱，对毛白杨木材经过PC和PP两种真菌分别f￡]腐与褐腐不同时间后纤维素结晶度、晶粒宽度和晶胞内层问距等组织构造，以及半纤维素和木质素等成分的主要官能团进行测定，探明真菌侵蚀后木材的组织构造和二二大主成分官能刚的变化情况，以为木质牛物质材料的高效利用提供理论指导，并对木材防腐和木材改性提供重要的科学依据。1材料与方法1

5、．1材料所用试材采自河北易县河北农大实验林场，采样区为毛白杨(Populusto'n”nlosaCarr)纯生林，按GBl927—91L12j伐取的14年一18年牛毛白杨，树高范围21．4～23．6m，胸径范围22．95～26cm。试件加工尺寸为80mm(L)×8mm(R)×1．1ram(T)(其中，L为纵向，R为径向，T为弦向。下同)。选用的真菌为黄孢原毛平革菌(phanerochaetechysospo—rium，简称PC)，为白腐；棉腐卧孔菌(postiaplacenta，简称PP，为褐腐。PC与PP分别来源于北京林业大学生物学院和美国农业部林务局北方研究站。1

6、．2预处理方法首先往装有PDA生物培养基的平板培养皿(直径120mm)中接入2种真菌，并放入28℃，相对湿度为80％的生化培养箱中进行扩大培养。10d后，往平板培养皿中放入气干试件，让真菌侵蚀，并以放入时间为起点，每两周取H{相应试件，到第10周为止。取出后，刮除试件表面真菌及培养收稿日期：2009—06—06．修订日期：2009-09-08基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAl880905)资助作者简介：林剑，1986年生。北京林业大学材料科学与技术学院硕士研究生e-mail：linjian@0702@163．aonl*通讯联系人e-xnail：z

7、haows(勇bjfu．edu．cn万方数据第6期光谱学与光谱分析1675基，再用FWl00型高速万能粉碎机粉碎，将粉碎后的木粉通过100日的筛，以得到统一径级的木粉。1．3X射线衍射测定采用日本岛津公司生产的XRD-6000型X射线衍射仪，采用连续扫描模式，扫描范围为5．0。～40．0。，步宽为0．20。，扫描速度为2．0。·min～，管电压为40kV，管电流为30mA，样品台旋转速度为30r·min～。测定试样粉末的X射线衍射图谱，计算相对结晶度和层间距。相对结晶度计算公式为r—rGf=垒≯×100％』·根据Bragg方程2df删)·sino=n