季胺铜防腐剂处理和热处理后人工林杉木的耐腐性研究
随着世界性天然林资源的枯竭和国家天然林保护工程的实施，人工林木材的大量利用已成为解决木材供需矛盾的重要途径。杉木(Cuninghamialanceolata)是我国南方重要的用材树种，但因为材质疏松、密度较低、易腐朽而限制了它的用途，为了提高其耐腐性、扩大其应用领域以及节约有限的木材资源，对杉木进行防腐处理是十分必要的，也是势在必行的。
本研究采用实验室法对水基防腐剂(ACQ-D和CCA-C)处理和真空热处理后人工林杉木木材的耐腐性进行了比较系统的研究和分析，采用多种分析仪器(如AAS、XRD、FTIR等)对耐腐性实验前后水基防腐处理(以及热处理)后杉木木材中的铜含量、杉木木材的结晶度、衍射峰以及木材中许多官能团对应的红外吸收峰的变化等参数进行了测定，比较和剖析了不同处理方法对杉木木材的防腐机理。
本研究的主要研究结果归纳如下：(1)经过不同浓度水基防腐剂处理或不同温度热处理后杉木木材的耐腐性随处理浓度或温度的增加均有明显的改变，未经过防腐处理的试件的天然耐腐性等级仅为稍耐腐等级，而当木材中ACQ-D或CCA-C的保持量分别为3.85kg/m3和4.27kg/m3时或热处理温度大于180°C(处理时间为6小时)时，则可以使处理后的杉木木材的耐腐等级达到强耐腐等级。而且，无论是水基防腐剂处理还是热处理，绵腐卧孔菌造成的木材腐朽要比密粘褶菌严重。
(2)在耐腐性实验中应采用气干状态下的应力松弛曲线来研究木材腐朽的变化和评定ACQ-D对杉木的防腐效果。应用应力松弛法来分析和评定ACQ-D处理后杉木木材耐腐性的结果表明，经过浓度为0.5﹪ACQ-D处理后试件的耐腐性明显提高。
(3)经过耐腐性实验后，防腐剂处理后试件都会有明显的铜流失现象的发生。经过密粘褶菌耐腐性实验后试件中铜的含量低于经过绵腐卧孔菌耐腐性实验后的试件中铜的含量。而且随着ACQ-D溶液的浓度越高，耐腐性实验后试件中铜流失量越大；而随着CCA-C溶液的浓度增高，耐腐性实验后试件中铜流失量变化不大，这说明CCA-C在木材中的固着效果比ACQ-D要好。
(4)空白试件及其绵腐卧孔菌腐朽后试件和密粘褶菌腐朽后试件的X射线衍射强度曲线图的形状都是相同的，只有强度的差异。由衍射强度值的变化可知，密粘褶菌对纤维素的分解作用要比绵腐卧孔菌对纤维素的分解作用强。随着ACQ-D处理浓度的增加，对于密粘褶菌而言，耐腐性实验后试件的结晶度略有增加。而对绵腐卧孔菌而言，耐腐性实验后试件的结晶度变化规律不是很明显。对于绵腐卧孔菌而言，耐腐性实验后经过CCA-C处理试件的结晶度略有增加。而对密粘褶菌而言，耐腐性实验后试件的结晶度变化规律不是很明显。而且，只有当热处理温度大于200°C时，杉木的耐腐性会有明显的改善。
(5)由FTIR谱图分析可知，ACQ-D与木材不断结合的过程中木材中的吸着水在不断地损失，处理溶液中的铜与木材中羧基发生了反应，形成了稳定的化合物，ACQ-D中的一些主要成分可能与木素有结合。因为CCA-C溶液为酸性，随着处理浓度的增加木材中纤维素、半纤维素发生了部分水解，CCA-C中的一些主要成分可能与木素发生了反应。由于加热处理造成吸着水的不断损失导致分子间氢键的重排，原来与水分子形成氢键的基团由于重新和新的基团形成氢键缔和而造成木材内部结晶度的增加。热处理温度为220℃时，由于木材在热处理过程中的氧化作用，原来的一部分羟基可能脱水氧化成羰基而造成木材结晶度的降低。经过两种褐腐菌腐蚀后，防腐效果差的木材中的纤维素和半纤维素已经被微生物所大量分解；而微生物的分解作用对木素没有明显地影响。
(6)随着ACQ-D处理浓度的增加，对于△L而言，木材表面明度降低的程度越大，但当ACQ-D的处理浓度大于0.5﹪时处理后木材表面明度下降的趋势基本一致，△E变化不大。随着CCA-C处理浓度的增加，未经过耐腐性实验杉木木材表面的色差△E逐渐增大，但各高浓度处理后试件间的色差△E变化不大。
(7)通过对防腐剂处理前后杉木木材在耐腐性实验前后表面色差△E和明度差△L的变化分析可知，密粘褶菌对木材的腐朽变色作用很强，而经过一定浓度防腐剂处理后的试件的色差和明度差相对变化较小；与密粘褶菌相比，ACQ-D和CCA-C对绵腐卧孔菌的抑制作用较差；当ACQ-D和CCA-C处理浓度大于0.5﹪时，对绵腐卧孔菌的抑制作用较好。
(8)随着热处理温度的增加而对木材表面造成较大色差变化，试件的明度随着处理温度的增加而降低；当热处理温度达到180°C以上时，耐腐性实验前后木材表面色差的△E值和明度差的△L值的变化不大，说明此时木材的耐腐性得到了很大的提高。
本论文的创新点在于首次采用应力松弛法对不同浓度ACQ-D处理后人工林杉木木材的耐腐性进行了研究，而且通过XRD对耐腐性实验前后应力松弛试件的结晶度的测定和分析，证明了应力松弛法能够快速、准确地检测ACQ-D处理后人工林杉木木材的耐腐性能。
人工林;杉木;防腐剂;季胺铜;热处理;木材防腐
河北农业大学
硕士
森林培育
刘志军;曹金珍
2006
中文
S782.33
86
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）