利用红外成像和纳米压痕测试技术研究热处理落叶松管胞性能

摘要

以我国主要用材树种日本落叶松木材为研究对象,采用物理改性方法真空热处理技术对其材质进行改良。利用场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外成像显微镜研究不同热处理条件(160~240℃温度范围,处理4 h)下落叶松木材晚材管胞细胞壁形态、化学组分结构和分布的变化规律,并结合纳米压痕测试系统研究热处理木材细胞壁力学性能变化趋势。结果表明:木材热处理过程中,随着热处理温度的升高,晚材管胞细胞壁出现裂纹并增加;半纤维素发生降解,细胞壁红外成像中半纤维素相对高浓度分布区域逐渐减少,木质素高浓度分布区域呈现先增加后降低的趋势,表明该过程中木质素发生了热解并进行了重新分布。木材细胞壁压痕弹性模量和硬度随着真空热处理温度的增加呈先增大后降低的趋势,其中当热处理温度为200℃时,压痕弹性模量和硬度相比素材分别增大54.57%和45.69%,达到最大值,该变化规律与木材细胞壁中木质素分布变化趋势相吻合。以上研究结果有助于深入理解真空热处理木材性能的变化,为真空热处理改性木材工艺优化提供理论依据。