杉木木材生物性降解后木材性质的研究

摘要

木材是一种天然的生物质材料，也是一种天然的有机高分子复合材料。木材细胞壁的成分与结构决定了木材强度。因此，在细胞水平甚至分子水平上的细胞壁结构的研究可以为木材利用奠定基础。本课题选取我国特有树种杉木（ Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook.）为研究对象，采用白腐菌——云芝（Trametes versicolor(L.) Lloyd）和褐腐菌——密粘褶菌（Gloeophyllum trabeum(Pers.) Murrill）选择性的降解细胞壁关键组分木质素、半纤维素、纤维素的处理技术，利用多种现代测试技术和表征手段，系统阐述木腐菌对木材细胞壁关键组分结构的影响机理。利用傅里叶变换红外光谱，阐述不同木腐菌处理下，木材细胞壁化学成分变化以及降解情况；采用大角X射线散射法研究纤维素结晶度和微晶结构变化规律；用高精度微力材料力学性质测试仪研究处理前后木材力学性能的变化，采用扫描电镜观察处理前后细胞壁微观结构，为细胞壁化学结构研究提供新的思路奠定基础，对加深细胞壁结构的认识和理解，指导木材性质基因改良以及纤维的选择性利用都具有重要的理论和现实意义。
　　论文主要结论如下：
　　1.两种木腐菌对杉木边材的降解能力均大于心材，褐腐菌——密粘褶菌初期（0-6周）对杉木木材的降解能力强于白腐菌——云芝。
　　2.白腐菌——云芝降解杉木边材木质素，对杉木心材木质素的降解能力较低。同时，在整个处理过程中，一直匀速地降解杉木木材的综纤维素、纤维素和半纤维素。其中边材综纤维素、纤维素和半纤维含量在18周分别降低了10.11％，1.16%，30.84%；心材综纤维素、纤维素和半纤维含量在18周分别降低了10.06%，1.40%，28.04%。
　　3.褐腐菌——密粘褶菌不降解杉木木材的木质素，在处理初期（0-6周），对杉木木材的综纤维素、纤维素和半纤维素有很大降解作用。其中边材综纤维素、纤维素和半纤维含量在6周分别降低了6.91%，4.07%，13.34%；心材综纤维素、纤维素和半纤维含量在6周分别降低了6.84%，4.09%，12.97%。后期（6-18周）降解作用较弱。
　　4.木腐菌在处理杉木木材时，从管胞形态测试上分析，管胞形态变化较小；从管胞显微图片观察，随着处理时间的增加，管胞端头由尖变圆，且管胞表面有凹陷，变得不平滑且凹凸不平。
　　5.木腐菌处理后，杉木木材纤维素结晶度均有所降低。白腐菌——云芝处理的木材在0-6周结晶度下降明显，6-18周变化不大；褐腐菌——密粘褶菌在6-12周结晶度下降明显。
　　6.木腐菌处理后，杉木木材纤维素晶体平均尺寸均有所增加。
　　7.经木腐菌处理后，杉木的抗弯强度和抗弯弹性模量均呈现减小的趋势，且同种处理方式下，心材力学强度均大于边材，且心边材力学性能变化趋势一致。
　　8.经白腐菌——云芝处理后，杉木的抗弯强度和弹性模量呈现减小的趋势，18周时降到最低，杉木边材抗弯强度减小了48.68%，抗弯弹性模量减小了64.7%，心材抗弯强度减小了49.49%，抗弯弹性模量减小了27.35%。
　　9.经褐腐菌——密粘褶菌处理周后，杉木的抗弯强度和弹性模量呈现减小的趋势，18周时降到最低，杉木边材抗弯强度减少了46.17%，抗弯弹性模量减小了29.66%，心材抗弯强度减少了53.74%，抗弯弹性模量减少了47.74%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1引言

1.2木腐菌处理后细胞壁结构和性能的研究

1.3主要研究内容

1.4研究技术路线

1.5课题来源

2木腐菌处理对木材化学成分和纤维形态的影响

2.1材料与方法

2.2结果与讨论

2.3本章小结

3木腐菌处理对木材纤维素结晶度和晶体尺寸的影响

3.1材料与方法

3.2结果与讨论

3.3本章小结

4木腐菌处理对木材微力学性能的影响

4.1材料与方法

4.2结果与讨论

4.3本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2创新点

5.3建议

参考文献

作者简介

在读期间的学术研究

致谢