高温热处理落叶松仿珍贵材颜色及漆膜附着力的研究

摘要

随着珍贵木材资源的日益减少以及人们生活水平的提高，仿珍贵材越来越受到人们的关注，在高效利用木质资源的前提下，探索出一种环保仿珍贵材的方法对改善人们的生活和保护环境具有重要意义。本研究以相对低质人工林落叶松为试材，采用高温热处理方法，对相对低质人工林落叶松进行仿珍贵材处理，并有效提高其尺寸稳定性，探讨出相对低质人工林落叶松仿珍贵材颜色较优的高温热处理工艺，并对仿珍贵材进行表面等离子体改性以达到提高其漆膜性能的目的。经过研究结果如下:
　　(1)通过控制热处理温度和时间改变ΔC*、ΔE*和ΔH*的值，可以实现人工林落叶松向珍贵材颜色的转变。其中热处理温度210℃、热处理时间6h是在本实验条件下仿珍贵材交趾黄檀较接近的相应工艺参数。热处理温度对ΔC*、ΔE*、ΔH*的作用要远高于时间对其的影响，热处理温度对人工林落叶松仿珍贵材的影响要远高于热处理时间对其的影响。
　　(2)随着处理温度的升高和时间的延长，羰基先减少后增加并可能伴随着共轭芳酮、醌类结构和醚键的增多是热处理后落叶松木材颜色向深褐色转变并最终仿成珍贵材颜色的最主要原因。二氧六环抽提物中单宁、黄酮等多元酚类化合物减少，共轭双键和羰基等官能团增加同样是促使颜色转变的重要原因之一。
　　(3)高温热处理能有效降低落叶松木材的弦向（径向）湿胀率与干缩率，进而降低木材的ASE值，最终使得木材的尺寸稳定性提高。其中相对于素材而言，弦向尺寸变化幅度要远大于径向尺寸变化幅度;热处理温度相较于热处理时间对尺寸稳定性提高的影响程度更大。随着处理温度的升高和时间的延长，热处理落叶松木材中羟基减少，结晶度增大，是尺寸稳定性增加的最主要原因。
　　(4)射流等离子体处理热处理材表面后可以有效的降低其漆膜质量损失率、提升漆膜附着力，当等离子体处理高度为15mm时，随着时间的延长，漆膜质量损失率降幅可达89.78％(60s);随着处理高度的降低，漆膜质量损失率逐渐降低。综合各方面因素得出最佳的等离子体处理工艺为:处理高度15mm，处理时间20s。
　　(5)等离子体处理过程中引入了大量氨基、羟基、羰基、羧基，这使得C元素含量相对素材降低，O元素和N元素均出现不同程度的增加。引入的氨基、羟基、羰基、羧基等都是亲水性基团，使得试材表面的接触角降低、表面自由能增大，最终有效的提高了等离子体处理后热处理材的表面润湿性，从而提高了其漆膜性能。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 落叶松概述

1．2．1 落叶松

1．2．2 落叶松的应用

1．3 高温热处理概述

1．3．1 高温热处理木材特性

1．3．2 国内外研究现状及发展趋势

1．4 射流等离子体处理

1．4．1 等离子体概述

1．4．2 射流等离子体应用

1．5 研究目的、内容及创新点

1．5．1 研究对象

1．5．2 研究目的

1．5．3 研究内容

1．5．4 创新点

2 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验仪器与设备

2．3 试验方法

2．3．1 高温热处理工艺

2．3．2 射流等离子体处理

2．3．3 颜色值的测量与计算方法

2．3．4 溶剂抽提

2．3．5 木质素检测

2．3．6 抽提物的检测

2．3．7 尺寸稳定性测量

2．3．8 接触角的测试与表面自由能的计算

2．3．9 元素分析

2．3．10 XPS分析

2．3．11 XRD分析

2．3．12 涂饰与着漆性能的检测

3 高温热处理落叶松仿珍贵材颜色

3．1 高温热处理颜色变化

3．2 高温热处理对尺寸稳定性的影响

3．2．1 热处理落叶松湿胀性结果与分析

3．2．2 热处理落叶松千缩性结果与分析

3．2．3 热处理对ASE值的影响结果

3．3 高温热处理仿珍贵材颜色及尺寸稳定性变化机理分析

3．3．1 热处理材的FTIR分析

3．3．2 热处理材的紫外分析

3．3．3 热处理材的XRD分析

3．3．4 热处理材的元素分析

3．4 本章小结

4 射流等离子体处理对热处理材漆膜性能的影响

4．1 射流等离子体处理对热处理材漆膜性能的影响

4．2 射流等离子体处理后漆膜性能变化原因分析

4．2．1 等离子体处理材表面自由能分析

4．2．2 等离子体处理材XPS分析

4．2．3 等离子体处理材FTIR分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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