竹材表面性能研究新进展

合集下载

中国在竹材材性形成分子调控方面取得重要突破

二零
建了包含36个木质素生物合成结构基因、22个转录因子和11个miRNA的竹子木质化调控网络；利用分子生物学手段
二
一
对毛竹木质素生物合成基因、转录因子和miRNA功能进行了实验验证，提出了由miRNA介导的“MYB-PeLAC20”木质
年
第
素单体聚合调控模型，为人为调控竹子木质素成分提供了可行的策略。该成果2021年6月19日发表在权威杂志《Plant
由木质素生物合成及其在次生细胞壁中
藤
通
的沉积决定的。因此，发展绿色可再生生物质资源的社会需求，使得竹子木质化调控机制等基础研究备受关注。
讯
国际竹藤中心研究人员以毛竹为研究对象，在前期完成15个竹产区毛竹基因组重测序的基础上，利用不同发育时
期的竹笋材料，测定生理、生化指标变化规律，整合形态、解剖表型数据，综合分析转录组、小RNA和降解组数据，构
十
九
Physiology》。
卷
毛竹木质化调控网络是针对竹材材性形成构建的全球首个分子调控网络，是竹子研究进入后基因组时代的一项突破
第三
性研究工作。该研究成果填补了竹材材性遗传调控网络的空白，对于竹子木质素遗传改良的分子设计育种，创制高产、优
期
质、适应性广的竹子新品种具有重要科学价值，对有效缓解竹资源利用品种单一、总量相对不足的问题具有重要的现实意
中国在竹材材性形成分子调控方面取得重要突破
WRWS> —I
Pt4-nrifU*7
PtL4CM
Ufnaa mononK* tw»)M)K»n
r-c«i««n* •*€*«• Sta»pM
C«atfrr>l alc«M
木本竹是重要的绿色可再生速生

异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究

第３９卷第１期２０１９年２月林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓＶｏｌ.３９Ｎｏ.１Ｆｅｂ.２０１９ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.０２５３￣２４１７.２０１９.０１.００７异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究㊀㊀收稿日期:２０１８￣１０￣１４㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(２１７７６２３４)ꎻ中国石油天然气集团有限公司创新基金(２０１８Ｄ￣５００７￣０５０３)㊀㊀作者简介:高和(１９９４㊀)ꎬ男ꎬ江西九江人ꎬ硕士生ꎬ研究方向为能源化工㊀∗通讯作者:孙勇ꎬ副教授ꎬ硕士生导师ꎬ研究领域为生物能源化学和生物基材料ꎻＥ￣ｍａｉｌ:ｓｕｎｙｏｎｇ＠ｘｍｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮＧＡＯＨｅ㊀㊀高和ꎬ孙勇∗ꎬ唐兴ꎬ曾宪海ꎬ林鹿(厦门大学能源学院ꎻ福建省生物质清洁高值化技术工程研究中心ꎻ厦门市生物质清洁高值化利用重点实验室ꎬ福建厦门３６１１０２)摘㊀要:㊀以异氰酸酯对竹材表面进行接枝改性ꎬ大幅提升了天然竹材的抗蚀性能ꎮ研究中分别以热水预处理竹材(Ｈ￣ｂａｍ)和碱预处理竹材(Ａ￣ｂａｍ)为原料ꎬ采用二环己甲烷４ꎬ４ᶄ￣二异氰酸酯(ＨＭＤＩ)为改性剂ꎬ得到改性竹材样品Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎮ抗蚀机制研究表明:改性后竹材表面的羟基数量明显减少ꎬ羰基㊁酰胺官能团增加ꎬＨＭＤＩ成功接枝到纤维表面并成絮状包裹状ꎬＡ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ的负载量分别为６.３４２和４.０８０ｍｍｏｌ/ｃｍ２ꎮ改性样品疏水性明显增强ꎬ其中Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ表现优异ꎬ吸水率由原料的６８.７％下降到３５.５％ꎬ孔径和孔体积大幅下降到３３.４８ｎｍ和０.０３９０ｃｍ３/ｇꎮＳＥＭ观察表明Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ样品无明显被腐蚀的痕迹ꎬ腐蚀等级为０~１级ꎬ与工业传统炭化抗腐处理工艺水平相当ꎮ关键词:㊀竹材ꎻ改性ꎻ异氰酸酯ꎻ耐蚀性中图分类号:ＴＱ３５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:０２５３￣２４１７(２０１９)０１￣００４６￣０７引文格式:高和ꎬ孙勇ꎬ唐兴ꎬ等.异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究[Ｊ].林产化学与工业ꎬ２０１９ꎬ３９(１):４６－５２.ＩｓｏｃｙａｎａｔｅＭｏｄｉｆｉｅｄＢａｍｂｏｏＳｕｒｆａｃｅａｎｄＩｔｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＰｒｏｐｅｒｔｙＧＡＯＨｅꎬＳＵＮＹｏｎｇꎬＴＡＮＧＸｉｎｇꎬＺＥＮＧＸｉａｎｈａｉꎬＬＩＮＬｕ(ＦｕｊｉａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣｌｅａｎａｎｄＨｉｇｈ￣ｖａｌｕｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒＢｉｏｍａｓｓꎻＸｉａｍｅｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｌｅａｎａｎｄＨｉｇｈ￣ｖａｌｕｅｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＢｉｏｍａｓｓꎻＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙꎬＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉａｍｅｎ３６１１０２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｎａｔｕｒａｌｂａｍｂｏｏｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｉｔｓｓｕｒｆａｃｅｗｉｔｈｉｓｏｃｙａｎａｔｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ.Ｔｈｅｂａｍｂｏｏｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｈｏｔｗａｔｅｒｏｒａｌｋａｌｉｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅ４ꎬ４ᶄ￣ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ(ＨＭＤＩ)ａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｂａｍｂｏｏｓａｍｐｌｅｓＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍａｎｄＡ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂａｍｂｏｏｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄａｆｔｅｒｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｙｌａｎｄａｍｉｄｅｇｒｏｕｐｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ.ＨＭＤＩｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｇｒａｆｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｆｉｂｅｒｓｕｒｆａｃｅａｎｄｆｏｒｍｅｄｔｈｅｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｓｗｅｒｅ６.３４２ｍｍｏｌ/ｃｍ２ｆｏｒＡ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍａｎｄ４.０８０ｍｍｏｌ/ｃｍ２ｆｏｒＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.ＴｈｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｓａｍｐｌｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｄꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎬｗｈｏｓｅｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ６８.７％(ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ)ｔｏ３５.５％ꎬａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｓｉｚｅａｎｄｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｔｏ３３.４８ｎｍａｎｄ０.０３９０ｃｍ３/ｇꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.ＴｈｅＳＥＭｉｍａｇｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓａｍｐｌｅｃｏａｔｅｄｗｉｔｈＨＭＤＩｗａｓｈａｒｄｌｙｃｏｒｒｏｄｅｄꎬｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇｒａｄｅｏｆ０－１ꎬｗｈｉｃｈｗａｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈａｔｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｔｒｅａｔｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄ:ｂａｍｂｏｏꎻｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻｉｓｏｃｙａｎａｔｅꎻｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ竹子是重要的森林资源ꎬ生长周期短ꎬ可再生能力强ꎬ有超过１５００种传统用途ꎬ是理想的木材替代品[１－２]ꎮ由于天然竹材原料容易发生霉变ꎬ对竹产品加工㊁储存步骤和使用过程会带来一定程度的影响ꎬ故需对竹材加工来提高其防蚀性能ꎮ目前ꎬ工业上常用的增强竹材抗蚀性的方法有低温炭化法和热第１期高和ꎬ等:异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究４７㊀水处理法ꎮ低温炭化主要是通过热分解耐热性差的半纤维素ꎬ缩合部分纤维素中游离羟基ꎬ从而降低了竹材原料的吸湿性ꎬ提高竹材的耐腐蚀性ꎮ然而低温炭化存在竹材颜色加深㊁处理时间长㊁能耗高等缺点ꎮ高温热水抽提也被工业应用作为竹材防腐的处理手段之一ꎬ通过抽提出竹材中的易水解糖和控制材料的吸湿性ꎬ从而提高材料的抗腐蚀性ꎮＬｉｕ等[３]研究了热水处理竹材能溶解出少量的单糖和低聚糖等导致竹材霉变的物质ꎬ然而同样有费时㊁材料颜色加深等缺点ꎮ化学改性防腐处理具有反应时间短㊁能耗低的优点ꎬ因此渐渐受到重视ꎮ异氰酸酯由于其含有高度不饱和的基团ꎬ在常温下能迅速与多羟基化合物反应生成氨基甲酸酯[４－５]ꎬ常用于做交联剂或表面改性剂使材料获得疏水性㊁耐磨性㊁隔热性等性质[６－７]ꎮＧａｏ等[８]利用液化竹材与聚芳基聚亚甲基异氰酸酯(ＰＡＰＩ)反应ꎬ合成了新型可控机械性能的半刚性聚氨酯(ＰＵ)泡沫ꎮ近些年来ꎬ利用异氰酸酯对高分子材料表面改性的研究得到了广泛关注ꎮ本研究中选用二环己甲烷４ꎬ４ᶄ￣二异氰酸酯(ＨＭＤＩ)作为毛竹的改性剂ꎬ配合热水和碱处理两种不同的预处理方案ꎬ制备了异氰酸酯改性竹材ꎬ探讨了异氰酸酯改性竹材对里氏木霉的抗蚀性能ꎬ并从孔径结构㊁接触角㊁吸水率及材料形貌结构几个方面的变化来分析改性竹材的耐蚀机制ꎮ１㊀实验１.１㊀原料、试剂及仪器毛竹ꎬ购自江门市木江伟华香料厂ꎬ处理成相同尺寸(２８.０ｍｍˑ７.５ｍｍˑ２.０ｍｍ)备用ꎮ二环己甲烷４ꎬ４ᶄ￣二异氰酸酯(ＨＭＤＩ)(纯度９８.０％)㊁无水硫酸镁㊁ＣｏＣｌ２㊁ＺｎＳＯ４７Ｈ２Ｏ㊁ＦｅＳＯ４５Ｈ２Ｏ㊁ＭｎＳＯ４Ｈ２Ｏ㊁无水氯化钙㊁四氢呋喃(ＴＨＦ)㊁丙酮㊁氢氧化钠㊁硫酸铵㊁磷酸二氢钾㊁二正丁基二乙酸锡(纯度９５％)均为市售分析纯ꎮ里氏木霉(Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｅｓｅｉ)购买自中国海洋微生物菌种保藏管理中心ꎮ基本培养基(无碳源):取５.０ｇ硫酸铵㊁１５.０ｇ磷酸二氢钾㊁０.６ｇ无水硫酸镁㊁０.６ｇ无水氯化钙以及１０ｍＬ微量元素储备液体溶于适量去离子水中ꎬ再定容到１Ｌꎬ用１ｍｏｌ/Ｌ的ＮａＯＨ溶液将ｐＨ值调节至５.５ꎮ其中微量元素储备液为ＣｏＣｌ２(０.２０ｇ/ｍＬ)㊁ＺｎＳＯ４７Ｈ２Ｏ(０.１４ｇ/ｍＬ)㊁ＦｅＳＯ４５Ｈ２Ｏ(０.５０ｇ/ｍＬ)和ＭｎＳＯ４Ｈ２Ｏ(０.１６ｇ/ｍＬ)的混合溶液ꎮ在混合溶液中加入２０.０ｇ琼脂粉ꎬ混合均匀放入压力蒸汽灭菌锅中ꎬ在０.１ＭＰａ㊁１２１ħ的条件下灭菌１ｈꎬ灭菌结束趁热倒入培养皿中ꎬ待其自然冷却固化后封口备用ꎮＰａｒｒ１００ｍＬ恒温搅拌反应釜ꎬＵＳＡꎻＥｌｅｍｅｎｔａｒＡｎａｌｙｓｅｎＳｙｅｔｅｍＧｍｂＨ元素分析仪ꎬ德国Ｅｌｅｍｅｎｔａｒ公司ꎻＮｉｃｏｌｅｔ系列傅里叶变换红外光谱(ＦＴ￣ＩＲ)仪ꎬ美国ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ公司ꎻＤＳＡ２０型接触角测量仪ꎬ德国克吕氏公司ꎻＳＵＰＲＡ５５型场发射扫描电子显微镜(ＦＥ￣ＳＥＭ)ꎬＣａｒｌＺｅｉｓｓ公司ꎻＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓＡＳＡＰ２０２０物理吸附仪ꎬ美国Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ有限公司ꎮ１.２㊀竹材预处理１.２.１㊀碱预处理㊀将竹材加入质量分数１００ｇ/Ｌ的ＮａＯＨ中ꎬ并于恒温搅拌反应釜中６０ħ保温３０ｍｉｎꎬ反应完毕后用去离子水冲洗样品ꎬ用ｐＨ计测量洗液ｐＨ值ꎬ直至洗液呈中性ꎬ６０ħ真空干燥备用ꎬ即得碱预处理样品(Ａ￣ｂａｍ)ꎮ１.２.２㊀热水预处理㊀将竹材加入一定量去离子水中ꎬ并于恒温搅拌反应釜中１６０ħ保温１ｈꎬ反应完毕后用大量去离子水冲洗样品ꎬ６０ħ真空干燥备用ꎬ即得热水预处理样品(Ｈ￣ｂａｍ)ꎮ１.３㊀竹材改性样品的制备１.３.１㊀ＨＭＤＩ改性竹材㊀称取０.５ｇＨＭＤＩ溶于５ｍＬ四氢呋喃ꎬ将预处理后的样品Ａ￣ｂａｍ/Ｈ￣ｂａｍ分别浸泡在溶液中ꎬ滴加少量二乙酸二正丁基锡作为催化剂ꎬ常温下充分搅拌５ｍｉｎꎬ将样品取出用水喷淋５ｓꎬ待其在表面皿中自由发泡３０ｍｉｎꎬ得到碱预处理的ＨＭＤＩ改性竹材(Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ)和热水预处理的ＨＭＤＩ改性竹材(Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ)ꎮ再用丙酮抽提样品８ｈ洗去表面杂质ꎬ在６０ħ真空干燥ꎬ备用ꎮ１.３.２㊀炭化竹材㊀将竹材在管式炉中采用氮气氛围(流速１.０Ｌ/ｍｉｎ)加热至２６０ħ(升温速率１０Ｋ/ｍｉｎꎬ初始温度为室温)ꎬ保温１０ｈꎬ得炭化竹材(Ｃ￣ｂａｍ)ꎮ１.４㊀分析表征１.４.１㊀ＨＭＤＩ负载量测定㊀竹材主要由三大组分(纤维素㊁半纤维素和木质素)组成ꎬ因竹材本身氮元素４８㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第３９卷含量很低ꎬ研究中利用测定氮元素含量来确定样品表面的ＨＭＤＩ接枝含量ꎮ将原料和不同样品经反复粉碎过筛ꎬ以确保所得粉末的最终粒径小于４５０μｍꎬ取１０ｍｇ粉末进行元素分析测试ꎮＨＭＤＩ负载量按下式计算ꎬ其中ｗＮ和ｗᶄＮ分别为改性前后样品中的Ｎ元素(％)ꎬｍｄ为样品干质量ꎬＭＮ为Ｎ的相对分子质量ꎬＳ为样品表面积(Ｓ＝５.６２ｃｍ３)ꎮＬＨＭＤＩ＝(ｗᶄＮ－ｗＮ)ˑｍｄ２ˑＭＮˑＳ１.４.２㊀ＦＴ￣ＩＲ㊀将各个样品粉碎后ꎬ在Ｎｉｃｏｌｅｔ系列傅里叶变换红外光谱仪上采用ＫＢｒ压片法测试ꎬ光谱分辨率为４ｃｍ－１ꎮ１.４.３㊀水接触角测定㊀利用ＤＳＡ２０型接触角测量仪ꎬ采用高速科学用ＣＣＤ成像ꎬ测量原料和不同样品的纵向接触角ꎮ每次测量取５ｓ时的读数ꎬ测定环境温度为２４ħꎮ１.４.４㊀吸水率的测定㊀将各样品浸泡在去离子水中４８ｈ后ꎬ分别测量试件充分吸水后的质量(ｍｗ)ꎬ再将其置于烘箱中烘至绝干(１１０ħ)ꎬ最后称取绝干后样品的质量(ｍ)ꎬ吸水率(Ｗ)的计算公式如下[９]:Ｗ＝(ｍｗ－ｍ)/ｍˑ１００％１.４.５㊀ＦＥ￣ＳＥＭ分析㊀样品形态结构采用场发射扫描电子显微镜进行分析ꎬ加速电压为５ｋＶꎬ样品在Ｂａｌ￣ＴｅｃＭＤ０２０仪器中进行炭和金溅射涂层ꎮ１.４.６㊀ＢＥＴ分析㊀将不同预处理及其改性样品裁剪至５.０ｍｍˑ５.０ｍｍˑ２.０ｍｍꎬ使用物理吸附仪分析样品的比表面积及孔径分布ꎮ在氮气吸附测试前ꎬ将待测物置于分析管中ꎬ在９０ħ下真空脱气４ｈꎮ１.５㊀抗腐蚀性能测试将处理后的６组样品(Ｃ￣ｂａｍ㊁ｂａｍ㊁Ｈ￣ｂａｍ㊁Ａ￣ｂａｍ㊁Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ)采用紫外灭菌法灭菌１２ｈ后备用ꎮ取里氏木霉孢子５０μＬ加入磷酸缓冲液中ꎬ再将６组样品分别浸入混合液中ꎬ浸泡１０ｍｉｎ后取出依次放入不同固体培养基中ꎬ封口后再将培养基放入３０ħ培养箱培养ꎬ定期观察腐蚀情况ꎮ培养１０日后ꎬ按国家标准ＧＢＴ１７４１２００７«漆膜耐霉菌性测定法»对样品被腐蚀情况进行分级ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀ＨＭＤＩ改性竹材的结构分析２.１.１㊀ＨＭＤＩ的负载量㊀竹材中Ｎ元素含量较低ꎬ可以通过Ｎ元素的变化来反应异氰酸酯的接枝量[１０]ꎬ各样品具体元素分析结果以及ＨＭＤＩ负载量见表１ꎮ表１㊀不同样品元素含量以及ＨＭＤＩ负载量Ｔａｂｌｅ１㊀ＴｈｅＨＭＤＩｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｂａｍｂｏｏｓａｍｐｌｅｓ样品编号１)㊀ｓａｍｐｌｅｓｃｏｄｅ㊀Ｎ/％Ｃ/％ＨＭＤＩ/％ＨＭＤＩ负载量/(ｍｍｏｌｃｍ－２)ＨＭＤＩｌｏａｄｉｎｇｂａｍ０.１２２４３.７８８Ａ￣ｂａｍ０.１３０４４.４７２Ｈ￣ｂａｍ０.１１７４５.６７１Ｃ￣ｂａｍ０.０４３６１.０７４Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ０.９０４４４.４７３７.２５２６.３４２Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ０.７１７４５.７９４５.６２２４.０８０１)ｂａｍ:原料竹材ｂａｍｂｏｏｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓꎻＡ￣ｂａｍ:碱预处理竹材ａｌｋａｌｉｐｒｅｔｒｅａｔｅｄｂａｍｂｏｏꎻＨ￣ｂａｍ:热水预处理竹材ｈｏｔｗａｔｅｒｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｂａｍｂｏｏꎻＣ￣ｂａｍ:炭化竹材ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｂａｍｂｏｏꎻＡ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ:碱预处理￣ＨＭＤＩ改性竹材ａｌｋａｌｉｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ￣ＨＭＤＩｍｏｄｉｆｉｅｄｂａｍｂｏｏꎻＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ:热水预处理￣ＨＭＤＩ改性竹材ｈｏｔｗａｔｅｒｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ￣ＨＭＤＩｍｏｄｉｆｉｅｄｂａｍｂｏｏꎬ下同ｓａｍｅａｓｉｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇ由表１可知ꎬ竹材经过热水处理后ꎬＣ元素从４３.７８８％升至４５.６７１％ꎬ但Ｎ元素由０.１２２％变为０.１１７％ꎬ几乎没什么变化ꎮ改性后ꎬ样品Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ中的Ｎ的质量分数分别增加至０.７１７％和０.９０４％ꎬ说明ＨＭＤＩ成功接枝到样品表面ꎮ并且样品Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ的ＨＭＤＩ负载量(６.３４２ｍｍｏｌ/ｃｍ２)高于样品Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ(４.０８０ｍｍｏｌ/ｃｍ２)ꎬ说明样品碱预处理后Ａ￣ｂａｍ表面与ＨＭＤＩ反应的羟基数量更多ꎬ有利于接枝反应ꎮ第１期高和ꎬ等:异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究４９㊀２.１.２㊀ＦＴ￣ＩＲ分析㊀以水作为引发剂ꎬＨＭＤＩ能迅速与竹材表面游离羟基反应ꎬ生成氨基甲酸酯ꎬ在竹材表面形成网状结构ꎬ使竹材表面覆盖一层疏水性基团ꎬ同时减少竹材表面游离羟基的数量[１１]ꎮ图１为样品的红外光谱图ꎬ由图可见所有样品在３４００ｃｍ－１都有较大的ＯＨ吸收峰ꎬ２８００~３０００ｃｍ－１附近为亚甲基吸收峰ꎬ且接枝ＨＭＤＩ后的样品(Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ)在３４００ｃｍ－１处的羟基峰明显减小ꎬ表明纤维表面的自由羟基数量减少ꎮ样品Ｈ￣ｂａｍ和Ａ￣ｂａｍ在１７２０ｃｍ－１处的羰基峰明显减小ꎬ说明两种预处理的方法都能有效脱除一定量的半纤维素和木质素ꎻ而接枝ＨＭＤＩ后的样品在１７２０ｃｍ－１附近的羰基峰又重新出现ꎬ是因为反应生成了氨基甲酸酯重新引入了羰基[１２]ꎮ样品Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ在３３３７.７ｃｍ－１处出现ＮＨ的伸缩振动峰ꎬ且在１６２１和１２５８ｃｍ－１处出现酰胺键峰和醚键(酯类)峰进一步证明了氨基甲酸酯的生成[１３]ꎬ说明ＨＭＤＩ已成功连接到竹材的表面ꎮ２.１.３㊀ＢＥＴ分析㊀图２中为Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ这两种具有代表性样品的吸附￣脱附曲线图ꎮ吸附与脱附曲线基本重合ꎬ并且在相对压力低于０.４的时吸附量很低ꎬ而接近饱和压力ꎬ吸附量明显上升ꎬ属于ＢＤＤＴ分类法的Ⅲ型等温线[１４]ꎮ这说明样品颗粒内部孔隙很少ꎬ而外表面有一些能够引起毛细管凝聚的大孔ꎮ固体表面由于各种原因呈现凹凸不平的状态ꎬ而当凹坑深度大于凹坑直径时就会变成孔结构ꎬ孔的吸附水分行为因孔径而异ꎬ样品的主要孔隙结构参数见表２ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀多种改性竹材的红外图谱㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀样品的Ｎ２吸附￣脱附等温线㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｉｇ.１㊀ＦＴ￣ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｂａｍｂｏｏｓ㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｉｇ.２㊀Ｎ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ￣ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓ相对于原料竹材来说ꎬＡ￣ｂａｍ的孔体积和平均孔径分别减小至０.０６０３ｃｍ３/ｇ和５０.３２ｎｍꎬ主要是由于碱预处理过程中部分半纤维素和木质素被抽提出来ꎻＨ￣ｂａｍ经热水处理后部分半纤维素分解成小分子的糖类溶解出来ꎬ同样导致了样品孔体积和孔径的降低ꎬ分别减小至０.０５７２ｃｍ３/ｇ和３７.８４ｎｍꎻ炭化过程中ꎬＣ￣ｂａｍ样品的孔隙结构呈现出相似的变化趋势ꎬ这主要归结于样品中半纤维素和木质素的部分分解以及纤维素的软化ꎮ表２㊀各样品的物理结构特征Ｔａｂｌｅ２㊀Ｔｅｘｔｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｓａｍｐｌｅｓ样品㊀㊀ｓａｍｐｌｅｓ㊀㊀比表面积/(ｍ２ｇ－１)ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ孔体积/(ｃｍ３ｇ－１)ｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅ孔径/ｎｍｐｏｒｅｓｉｚｅｂａｍ１.５９２０.０６３６６５.９８Ａ￣ｂａｍ２.１６３０.０６０３５０.３２Ｈ￣ｂａｍ２.４２３０.０５７２３７.８４Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ５.７１００.０４２６４２.７１Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ４.２２７０.０３９０３３.４８Ｃ￣ｂａｍ２.３２４０.０５３６１７.１６这３个过程都会破坏三组分的镶嵌结构ꎬ造成结构坍塌ꎬ结构坍塌对于孔体积大小的变化起主导作用[１５]ꎮ而半纤维素和木质素析出ꎬ使得原有样品中有大量的小孔形成ꎬ从而使得样品颗粒内部的孔隙结构更为发达ꎬ造成样品Ａ￣ｂａｍ和Ｈ￣ｂａｍ的比表面积增大ꎬ分别增加至２.１６３和２.４２３ｍ２/ｇꎮ由于改性剂本身的发泡性会形成微细孔系层负载在改性材料表面ꎬ并对材料表面原孔道产生一定的填充作用ꎬ使５０㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第３９卷得改性后的样品Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ的平均孔径相比于预处理之后的样品分别降低了７.６１和４.３６ｎｍꎬ而比表面积增大了３.５４７和１.８０４ｍ２/ｇꎮ从上述分析可知ꎬ由于坍塌㊁改性和填充的多重作用ꎬ使得两种ＨＭＤＩ改性后的竹材比表面积增大ꎬ孔体积和孔径减小ꎬ孔的吸附水分的能力因孔径缩小而下降ꎬ这在一定程度上增强了材料疏水性能ꎮ２.１.４㊀ＦＥ￣ＳＥＭ分析㊀从图３中可以看出ꎬ相比于经过热水预处理(图３(ａ))和碱预处理(图３(ｂ))的样品ꎬ经过异氰酸酯改性后ꎬ竹片能明显观察到ＨＭＤＩ接枝在竹纤维表面(图３(ｃ)和(ｄ)的表面)ꎬ在纤维表面形成局部无规则的絮状包裹ꎬ有效地减少了霉菌与竹材的接触几率ꎮ图３㊀各样品表面形态的ＳＥＭ图(ˑ２０００)Ｆｉｇ.３㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓ２.２㊀吸湿性分析２.２.１㊀表面润湿性㊀各个样品在５ｓ时的纵向接触角为:ｂａｍ７４.３ʎ㊁Ｈ￣ｂａｍ８８.０ʎ㊁Ａ￣ｂａｍ６９.７ʎ㊁Ｃ￣ｂａｍ９６.５ʎ㊁Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ１００.３ʎ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ９１.２ʎꎮ由此可见ꎬ改性后的Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ接触角相比预处理竹材分别提高了１２.３ʎ和２１.５ʎꎬ表面的疏水性增强ꎮ而Ａ￣ｂａｍ接触角从７４.３ʎ降低至６９.７ʎꎬ是因为碱处理打断了部分半纤维素和木质素与纤维素之间的化学与物理连接ꎬ样品表面吸水性基团裸露ꎬ造成样品的表面润湿性增大ꎮ２.２.２㊀吸水率㊀表３为各个样品的吸水率ꎮ可以看出对照样品ｂａｍ的吸水率为６８.７％ꎬ而改性后的Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ分别为３５.５％和４１.９％ꎬ均在５０.０％以下ꎮ说明改性之后竹材的整体的疏水性有一定程度的提升ꎮ综合来看ꎬＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ相对于其它样品来说有较低的表面润湿性和吸水率ꎮ竹材表面纤维本身含有大量的亲水性的羟基ꎬ改性之后大部分羟基基团被封闭ꎬ虽然会重新出现有一定亲水性的酰氨基结构ꎬ但由于ＨＭＤＩ中的环己烷的疏水结构存在ꎬ竹材的表面润湿性总体上会大幅度降低ꎬ使得改性竹材整体亲水性降低[１６]ꎮ由于ＨＭＤＩ在纤维表面呈均匀的分布ꎬ其疏水性阻碍了水向深层纤维通道的渗透ꎬ因此吸水率也会明显降低ꎮ２.３㊀抗蚀性试验结果２.３.１㊀腐蚀等级分析㊀通过观察样品表面菌落的分布情况随时间的变化可以反映出样品的抗蚀性能ꎬ样品被腐蚀情况分级见表３ꎮ各样品的抗蚀实验结果如图４所示ꎮ表３㊀不同样品的吸水率及腐蚀情况Ｔａｂｌｅ３㊀Ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆｓａｍｐｌｅｓ样品ｓａｍｐｌｅｓ干质量/ｇｄｒｙｗｅｉｇｈｔ湿质量/ｇｗｅｔｗｅｉｇｈｔ吸水率/％ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ腐蚀等级１)ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｄｅｇｒｅｅ表面霉菌斑点程度ｍｏｌｄａｒｅａｏｎｓｕｒｆａｃｅｂａｍ１.４７２.４８６８.７４>６０％Ｈ￣ｂａｍ１.２２１.９６６０.６３３０％~６０％Ａ￣ｂａｍ１.１９２.０９７５.６４>６０％Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ１.０７１.４５３５.５０~１~０Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ１.２９１.８３４１.９１~１０％Ｃ￣ｂａｍ１.１６１.４６２５.９００１)抗菌实验第十天的表面霉菌分布情况ｓｕｒｆａｃｅｍｏｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎ１０ｔｈｄａｙ相比于其它样品ꎬ样品Ａ￣ｂａｍ表面菌落生长速度最快ꎬ表面霉菌斑点超过６０％ꎬ腐蚀程度为４级ꎮ可能是由于经过碱预处理后竹材表面中的一部分半纤维素和木质素脱离ꎬ而木质素本身具有一定的抗菌性ꎻ其次ꎬ低温碱性处理难以充分溶解出表面深层的糖低聚物㊁蛋白等霉菌营养成分ꎬ使得表面环境有第１期高和ꎬ等:异氰酸酯改性竹材表面及其抗蚀性能研究５１㊀利于纤维素降解霉菌的生殖ꎬ从而使样品Ａ￣ｂａｍ的腐蚀程度与速度比其它样品更大ꎮ对比Ａ￣ｂａｍ与Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎬ可以看出改性之后的Ａ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ表面菌落面积明显减小ꎬ霉菌斑点程度约１０％左右ꎬ腐蚀等级为１级ꎬ可知ＨＭＤＩ的接枝阻碍了霉菌在竹材表面的生长ꎮ而热水预处理过程能够除去为霉菌提供营养的单糖㊁低聚糖和无机盐等组分[１７]ꎬ抑制了霉菌的生长ꎬ从而提高了Ｈ￣ｂａｍ的抗腐蚀性ꎮ在此基础上ꎬ接枝ＨＭＤＩ后的Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ抗蚀性进一步提升ꎬ表面几乎观察不到里氏木霉的菌落ꎬ腐蚀等级为０~１级ꎬ与传统工业所用的炭化方法制得的竹材抗蚀性相当ꎮ炭化样品Ｃ￣ｂａｍ的水接触角只有９６.５ʎꎬ低于Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍꎬ但其被腐蚀等级为０级ꎬ可能是因为炭化过程中竹材中的低聚糖㊁蛋白等营养物质会分解或蒸发逸出ꎬ从而表现出对真菌的生长繁殖的抑制ꎬ因此ꎬ竹材样品的表面亲水性和低聚糖等营养成分的含量共同决定了样品的耐腐蚀性ꎮ图４㊀不同样品腐蚀情况图Ｆｉｇ.４㊀Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｓｔ２.３.２㊀ＦＥ￣ＳＥＭ分析㊀从ＳＥＭ图(图５)中可以观察到抗蚀测试之后样品表面的微观变化ꎮ经过１０天的培养ꎬ样品Ａ￣ｂａｍ和ｂａｍ的表面最为粗糙ꎬ纤维纹理被破坏严重ꎬ能明显看到霉菌腐蚀后留下的不规则痕迹ꎮ与Ａ￣ｂａｍ和Ｈ￣ｂａｍ比较ꎬＡ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ和Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ基本保持了竹材的本征结构ꎬ未见明显霉菌腐蚀痕迹ꎬ这也与宏观状态下观察到的结果一致ꎮＣ￣ｂａｍ表面结构出现明显的孔隙和裂缝ꎬ主要是由于炭化过程中半纤维素的分解ꎬ以及挥发分的析出所造成的[１０]ꎮ图５㊀抗腐蚀测试后各样品表面ＳＥＭ图(ˑ５００)Ｆｉｇ.５㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓａｆｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｓｔ从宏观结果与扫描电镜观察到的情况中可以得知ꎬＨＭＤＩ接枝到竹材表面确实可以影响霉菌在竹材上的生长ꎬ增加竹材的抗腐蚀性ꎬ减缓霉菌腐蚀速度ꎮ５２㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第３９卷３㊀结论３.１㊀以二环己甲烷４ꎬ４ᶄ￣二异氰酸酯(ＨＭＤＩ)为改性剂ꎬ分别对热水预处理竹材(Ｈ￣ｂａｍ)和碱预处理竹材(Ａ￣ｂａｍ)表面进行接枝改性得到改性竹材样品ꎮ由于ＨＭＤＩ的填充作用ꎬ使得Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ平均孔径和孔容积分别减小至０.０５７２ｃｍ３/ｇ和３７.８４ｎｍꎬ而孔的吸附水分能力因孔径下降而降低ꎻ同时氨基甲酸酯的形成使竹材表面亲水性羟基减少ꎬ环己烷疏水结构使竹材的表面润湿性降低ꎬ从而改性之后竹材的整体亲水性下降ꎮ其中样品Ｈ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ的纵向水接触角由７４.３ʎ提升到１００.３ʎꎬ吸水率从６８.７％降低到３５.５％ꎮ３.２㊀由于ＨＭＤＩ使竹材整体亲水性降低ꎬ破坏了里氏木霉生长所需的环境ꎮ同时ＨＭＤＩ的局部包裹也减小了竹材纤维与霉菌的接触ꎬ使得改性竹材在抗蚀效果中呈现优异的抗蚀性ꎮＨ￣ＨＭＤＩ￣ｂａｍ表面几乎看不到菌落ꎬ被腐蚀等级为０~１级ꎬ与工业传统炭化防腐处理制备的竹材相当ꎮ该方法具有传统工业方法不具有的能耗低ꎬ加工时间短的优点ꎬ具有良好的应用前景ꎮ参考文献:[１]ＣＨＯＮＧＴＨＡＭＮꎬＢＩＳＨＴＭＳꎬＨＡＯＲＯＮＧＢＡＭＳ.Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｈｏｏｔｓ:Ｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｓａｈｅａｌｔｈｆｏｏｄ[Ｊ].ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＲｅｖｉｅｗｓｉｎＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ＆ＦｏｏｄＳａｆｅｔｙꎬ２０１１ꎬ１０(３):１５３－１６９.[２]ＳＨＲＥＳＴＨＡＫ.ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｔａｔｕｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｉｎＮｅｐａｌ[Ｒ/ＯＬ].Ｘｉｓｈｕａｎｇｂａｎｎａ:ＢａｍｂｏｏＴｒａｉｎｉｎｇＣｏｕｒｓｅ/Ｗｏｒｋｓｈｏｐ(１９９８￣０５￣１７) [２０１８￣０３￣３０].ｈｔｔｐｓ:ʊｗｗｗ.ｂｉｏｖｅｒｓｉｔｙｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ.ｏｒｇ/ｆｉｌｅａｄｍｉｎ/ｂｉｏｖｅｒｓｉｔｙ/ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ/Ｗｅｂ＿ｖｅｒｓｉｏｎ/５７２/ｃｈ２９.ｈｔｍ.[３]ＬＩＵＢＢꎬＺＨＡＮＧＳＹꎬＺＨＯＵＹＹꎬｅｔａｌ.Ｍｉｌｄｅｗｉｎｂａｍｂｏｏｆｌｏｕｒｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｌｖｅｎｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１５ꎬ３２(１):１１－１７.[４]ＭＵＲＲＡＹＬＪꎬＤＩＮＣÂＭꎬＬＯＮＧＪＲ.Ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｉｎｍｅｔａｌ￣ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙＲｅｖｉｅｗｓꎬ２００９ꎬ３８(５):１２９４－１３１４. [５]ＣＨＡＴＴＯＰＡＤＨＹＡＹＤＫꎬＷＥＢＳＴＥＲＤＣ.Ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００９ꎬ３４(１０):１０６８－１１３３.[６]ＢＬＡＴＴＭＡＮＮＨꎬＦＬＥＩＳＣＨＥＲＭꎬＢＨＲＭꎬｅｔａｌ.Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ￣ａｎｄｐｈｏｓｇｅｎｅ￣ｆｒｅｅｒｏｕｔｅｓｔｏｐｏｌｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓａｎｄｇｒｅｅｎｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｂｙｆｉｘａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ[Ｊ].ＭａｃｒｏｍｏｌＲａｐｉｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１４ꎬ３５(１４)ꎬ１２３８－１２５４.[７]ＸＵＥＦꎬＪＩＡＤꎬＬＩＹꎬｅｔａｌ.Ｆａｃｉｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙｒｏｂｕｓｔｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｃｒｙｌｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏａｔｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡꎬ２０１５ꎬ３ꎬ１３８５６－１３８６３.[８]ＧＡＯＬＬꎬＬＩＵＹＨꎬＬＥＩＨꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｍｉｒｉｇｉｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｗｉｔｈｌｉｑｕｅｆｉｅｄｂａｍｂｏｏｒｅｓｉｄｕｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１０ꎬ１１６(３):１６９４－１６９９.[９]王相君.酯化改性木材的过程和性能研究[Ｄ].呼和浩特:内蒙古农业大学ꎬ２０１０:１７－１８.ＷＡＮＧＸＪ.Ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｅｓｔｅｒｉｆｉｅｄｗｏｏｄ[Ｄ].Ｈｏｈｈｏｔ:ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１０:１７－１８. [１０]ＧＯＮＧＣꎬＨＵＡＮＧＪꎬＦＥＮＧＣꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂａｌｌｍｉｌｌｉｎｇｏｎｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎｏｆｐｉｎｅｓａｗｄｕｓｔ[Ｊ].ＢｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６ꎬ２１４:２４２－２４７.[１１]ＳＴＡＮＫＯＶＩＣＨＳꎬＰＩＮＥＲＲＤꎬＮＧＵＹＥＮＳＢＴꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅ￣ｔｒｅａｔｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｎａｎｏｐｌａｔｅｌｅｔｓ[Ｊ].Ｃａｒｂｏｎꎬ２００６ꎬ４４(１５):３３４２－３３４７.[１２]ＣＨＥＮＪꎬＫＯＮＧＺＷꎬＪＩＡＯＪꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｇｒａｆｔｍｏｄｉｆｉｅｄｐｏｐｌａｒｗｏｏｄｐｏｗｄｅｒｂｕ４ꎬ４￣ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓ(ｐｈｅｎｙｌｉｓｏｃｙａｎａｔｅ)/γ￣ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓꎬ２０１３ꎬ３３(１):１－７.[１３]ＴＡＮＧＱꎬＨＥＪꎬＹＡＮＧＲꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｂｏｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｈｏｔ￣ｍｅｌｔｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｄｈｅｓｉｖｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１３ꎬ１２８(３):２１５２－２１６１.[１４]ＢＲＵＮＡＵＥＲＳꎬＤＥＭＩＮＧＬＳꎬＤＥＭＩＮＧＷＥꎬｅｔａｌ.ＯｎａｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｖａｎｄｅｒＷａａｌｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｇａｓｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ１９４０ꎬ６２(７):１７２３－１７３２.[１５]郝宏蒙.烘焙生物质疏水性能及热解特性研究[Ｄ].武汉:华中科技大学ꎬ２０１３:２０－２１.ＨＡＯＭＨ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｂｉｏｍａｓｓｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｐｕｒｏｌｙｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｃｔｉｃｓ[Ｄ].Ｗｕｈａｎ:ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１３:２０－２１.[１６]李贤军ꎬ刘元ꎬ苏洪泽ꎬ等.高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律[Ｊ].林业实用技术ꎬ２００８ꎬ２００８(１０):５０－５１.ＬＩＸＪꎬＬＩＵＹꎬＳＵＨＺꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｗｏｏｄ[Ｊ].ＰｒａｃｔｉｃａｌＦｏｒｅｓｔｒｙＴｅｃｇｎｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ２００８(１０):５０－５１.[１７]徐干君ꎬ彭万喜ꎬ吴海刚ꎬ等.水抽提对尾巨桉木材表界面性质的影响[Ｊ].科技创新导报ꎬ２００９(１０):１２４－１２６.ＸＵＧＪꎬＰＥＮＧＷＸꎬＷＵＨＧꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｗｏｏｄｔａｂｌｅ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄꎬ２００９(１０):１２４－１２６.。

竹子材料最新研究报告

竹子材料最新研究报告
竹子作为一种绿色、可再生、生物多样性丰富的材料，近年来受到了越来越多的关注。

在最新的研究报告中，竹子材料的多种特性和应用进行了深入的探究。

首先，研究发现竹子具有优秀的力学性能。

竹子的纤维结构密度较高，使得其在拉伸、压缩和弯曲等方面都具有较好的抗力，特别是在比重较轻的情况下。

此外，由于竹子具有纤维凸凹不平的特点，其表面摩擦系数较大，具有良好的抗滑性。

其次，研究表明竹子具有较高的耐腐蚀性。

由于竹子表层富含天然抗菌物质，竹子材料对真菌、细菌和昆虫等有很强的抵抗力。

同时，竹子的纤维结构也保证了其较好的湿稳定性，使得竹子在高湿度环境下不容易发生腐烂。

此外，竹子还具有良好的隔热和防火性能。

研究发现，竹子纤维的微细结构可以有效地阻止热量的传导，使得竹子具有较好的隔热性能。

同时，竹子的纤维还能吸收和分散燃烧物质，降低火势蔓延速度，从而提高竹子材料的防火性能。

最后，研究还展示了竹子材料的多种应用。

竹子可以用于制作家具、建筑结构、装饰材料等各种产品。

例如，在建筑领域，竹子可以用于搭建临时结构和装饰建筑表面；在家具领域，竹子可以制作床、桌、椅等家具，并且具有天然的美观和环保性。

此外，竹子还可以作为生物炭的原料，用于土壤改良和环境修复。

综上所述，竹子材料在最新的研究报告中展现出了良好的力学性能、耐腐蚀性、隔热和防火性能等多种特性，并具有广泛的应用前景。

随着对竹子材料的进一步研究和技术改进，相信竹子将成为未来绿色建筑和可持续发展领域的重要材料之一。

漂白和热处理竹材的表面性能

（ 6 ）和（ 12 ）分别计算出 γ AB 和 γS 。 S 根据式（ 1 ）～（ 3 ），计算材料表面自由能需要的参数至少包括 3 种不同极性液体的各项表面自由能和液体在试验材料表面的接触角。试验通常用的 3 种液体为蒸馏水、甲酰胺和二碘甲烷，其中蒸馏水和甲酰胺为极性液体，前者呈酸性特征，后者为碱性液体，二碘甲烷为非极性液体。液体表面自由能通过文献得到，具体数据如表 1 所示（ Wlinder ，2002 ）。 2 ）接触角测定接触角测定采用座滴法，具体原理如图 1 所示。从微型注射器打出的液滴，悬挂在针头上，工作台向上移动，将液滴“粘 ” 到竹材表面，通过相机拍摄下每隔 2 s 的接触角图像。通过软件计算出前进接触角和后退接触角的平均值作为测量结果。接触角测定仪为岛津公司生产的动态接触角测
1
1. 1
材料与方法
试验材料及制备试验材料 6 年生，毛竹，采自浙江杭州。
1. 1. 1
蒸馏水，购自市场；二碘甲烷（ dilodome-thane ），化学
基金项目：林业科学技术推广项目（ 2007 － 91 ，2007 － 88 ），林业公益性行业科研专项（ 201004005 ）。
Beijing 100102 ；
3 . Research Institute of Wood Industry ，CAF
Abstract ： Surface wettability ， elemental change and chemical components' change of untreated bamboo ， bleached bamboo and heat treated bamboo were measured by contact angle meter ，X-ray photoelectron spectrometer （ XPS ） and fourier transform infrared spectroscopy （ FTIR ），respectively. Results showed that surface wettability ，oxidized form of C atom and carbonyl number on the surface of treated bamboos were improved. Bleached bamboo was low in surface wettability ，but high in oxidized degree of C atom and carbonyl number ，compared to those of heat treated bamboo. Key words ： bleached bamboo ； heat treated bamboo ； surface energy ； XPS ； FTIR

竹材产品设计与发展趋势研究

竹材产品设计与发展趋势研究一、竹材的性质和特点1、轻质且坚韧竹材密度较小，但韧性好，在抗震等方面也表现良好。

2、美观耐用竹材质地细腻光滑，纹理清晰美观，耐久性强。

3、环保可再生竹材可在一定程度上替代木材，其生长速度快，可持续利用。

1、强调功能性和人性化无论是竹材家具还是竹材工艺品，其设计都应注重功能性和人性化。

例如，竹材家具的设计应兼顾实用性和舒适度，如椅子座椅的设计应符合人体工程学原理，保证使用者的舒适感和健康性；竹制笔筒等小件设计应注重实用性，增加附加功能等。

2、注重自然和环保在设计竹材产品时，应注重自然和环保，尽可能避免使用化学合成材料等。

同时，设计应兼顾美观和实用，让产品更趋向于自然、简单、纯粹的风格。

例如，竹材家具的设计应通过竹材的天然色泽和纹理展现自然美，同时注意增加竹材自身的艺术价值；竹材工艺品的设计应注重传统文化和自然美学的融合，让产品更优雅、自然、不落俗套。

3、结合现代科技应用竹材产品的设计趋势之一是结合现代科技应用，例如增加竹材的机械性能，提高产品的安全性、耐用性；利用3D打印、数字化设计等现代科技手段，实现竹材产品的精确生产和多样化设计，提高其创新性和竞争力。

4、注重产业链的协调发展竹材产品的设计需要与产业链的协调发展相结合。

例如，生产、设计、销售等各个环节需要协同合作，实现竹材产品制造流程的优化、标准化和品牌化。

同时，竹材产品设计也应注意区域文化特色和市场需求的变化，推出不同风格和定位的产品，满足不同消费群体的需求。

三、总结竹材产品的设计应强调功能性、人性化、自然和环保、现代科技应用和产业链协调发展等方面的考虑。

通过对竹材的性质和特点的充分了解，设计出符合市场需求和时代特征的竹材产品，为竹材产业的健康发展作出贡献。

竹子材料最新研究报告

竹子材料最新研究报告竹子是一种常见的植物，具有许多优良的特性，比如生长快、可再生、强度高等。

近年来，越来越多的研究对竹子材料进行了深入的探索和应用，下面将介绍一份最新的竹子材料研究报告。

最新研究报告对竹子材料的力学性能进行了详细的研究和分析。

研究结果表明，竹子的抗弯强度和抗压强度明显高于木材，且具有较好的韧性。

竹子的抗弯强度高达100-130 MPa，抗压强度达到60-100MPa。

这表明竹子材料在建筑、制造等领域有很大的潜力，特别是替代传统的木材材料。

此外，报告还研究了竹材料的耐久性和抗腐蚀性能。

研究发现，竹子具有较好的耐候性和耐腐蚀性，尤其在潮湿环境下表现优异。

竹子的抗霉菌性能也得到了肯定，这为竹子在室内装饰等领域的应用提供了保障。

此外，竹子材料还具有良好的隔热性能。

研究发现，竹子的导热系数远低于钢材和混凝土，约为0.1 W/(m·K)，因此可以有效地减少建筑物的热传导，降低室内能源消耗。

在环保方面，竹子材料被认为是一种理想的可再生资源，对环境影响较小。

相比于木材，竹子的生长周期更短，种植面积更小，且不需要大面积的森林砍伐。

竹子的生长过程中可以吸收更多的二氧化碳，并释放出更多的氧气，具有很好的生态效益。

总的来说，竹子材料在力学性能、耐久性、抗腐蚀性、隔热性能方面都具有优势，且具有良好的环保性。

因此，将竹子材料应用于建筑、制造等领域有很大的潜力和前景。

然而，需要注意的是，竹子材料的加工和处理等技术还有待进一步研究和改进，以提高其应用的广泛性和可靠性。

加强竹子材料的研究和开发，将有助于推动可持续发展和环保建筑的实现。

竹材物理力学性能研究

压缩处理
对竹材进行压缩处理，使其密度增大，提高其抗压和抗弯强度。
竹材的防腐处理
化学防腐
使用防腐剂对竹材进行处理，以防止其受潮、腐烂和虫蛀。
生物防腐
利用生物制剂对竹材进行处理，使其具有抗菌、防虫性能。
真空或压力处理
将竹材置于真空或压力环境下进行处理，以消除内部水分和气体，
提高防腐性能。
竹材的复合化处理
本研究对于促进竹材在建筑、桥梁等工程领域的应用，推动绿色建筑和可持续发展具有重要意义。
02
CHAPTER
竹材的基本物理特性
密度与孔隙率
密度
竹材的密度通常在0.4-0.9g/cm³之间，其密度取决于竹种和生长环境。密度是影响竹材物理力学性能的重要因素之一。
孔隙率
竹材内部具有发达的孔隙结构，孔隙率较高，一般在20%-30%之间。这种孔隙结构对竹材的力学性能和加工性能有一定影响。
冲击韧性
• 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击负荷时的抵抗破裂和延性的能力。竹材的冲击韧性较好，能够吸收较大的冲击能量，这与其纤维结构有关。
疲劳性能
• 疲劳性能：疲劳性能是指材料在反复承受一定负荷时抵抗疲劳破坏的能力。竹材的疲劳性能较好，能够在一定循环次数的负荷下保持较好的完整性。
04
弯曲性能与弹性模量
弯曲性能
竹材在承受弯曲负荷时的性能表现，通常以弯曲强度和弯曲模量来衡量。弯曲强度是指竹材在弯曲状态下所能承受的最大负荷，弯曲模量则是指竹材在受到外力作用时抵抗变形的能力。
弹性模量
弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形能力的重要参数，通常以兆帕（MPa）表示。竹材的弹性模量较高，能够达到20GPa左右，表明其具有较好的抗变形能力。

竹材性质及其应用研究进展

doi :10.3969/j.issn.1002-7351.2009.02.029竹材性质及其应用研究进展贺　勇,戈振扬(昆明理工大学现代农业工程学院,云南昆明650224)摘要:对竹材解剖结构、物理性质、竹材的材性以及加工利用等方面的研究进展进行了综述,重点阐述了竹材在竹材人造板、竹炭、竹醋液、竹炭纤维等开发利用情况以及利用竹制产品的优缺点。

关键词:竹材;解剖结构;物理性质;力学性质;加工利用中图分类号:S795 文献标识码:A 文章编号:1002-7351(2009)02-0135-05Material Properties of B amboo and Its Application R esearch ProgressHE Yong ,GE Zhen 2yang(Modern Agricultural Engineering College ,Kunming Science and Engineering University ,Kunming 650224,Yunnan ,China )Abstract :This paper summarized the research progress of bamboo wood anatomized structure ,physical property ,bamboo wood property and processing and utilization 1It emphatically expatiated the exploitation and utilization situation of bamboo wood in bam 2boo 2based artificial panels ,bamboo charcoal ,bamboo charcoal fibers ,and bamboo vinegar as well as the advantages and disadvan 2tages for using bamboo products 1K ey w ords :bamboo wood ;anatomized structure ;physical property ;mechanical property ;processing and utilization 竹类植物具有生长快、产量高、生态功能强等特点,近年来,许多国家和地区大力发展竹类植物的栽培种植,不仅促进了生态环境改善,而且还为社会经济发展提供了原材料。

竹材研究进展情况报告

竹材研究进展情况报告竹材作为一种优质的可再生材料，拥有众多优点，如快速生长、高强度、较低的质量、抗震性能、环境友好等。

因此，竹材在建筑、家具、装饰、工艺品等领域得到广泛应用。

竹材的研究一直以来都备受关注，近年来取得了一些重要的进展。

首先，竹材的力学性能研究方面，近年来涌现出许多新的成果。

研究人员通过实验和数值模拟等方法，深入探究了竹材的强度、刚度、屈服性能等基本力学性质。

同时，研究人员还研究了竹材在不同湿度、温度、加载速率等条件下的力学性能变化规律，为竹材的设计和应用提供了重要依据。

其次，竹材加工和改性技术方面的研究也取得了显著进展。

传统竹材加工技术虽然使用广泛，但存在着一些问题，如材料损耗、加工精度不高等。

近年来，研究人员在竹材加工领域引入了一些先进的材料加工和改性技术，如数控加工、热处理、化学改性等，大大提高了竹材的加工效率和产品质量。

此外，竹材的耐久性研究也备受关注。

研究人员通过人工加速老化试验和自然暴露试验等方法，研究了竹材在不同环境条件下的耐久性能变化规律。

研究结果表明，合理处理和保护竹材可以延长其使用寿命，进一步推动了竹材的应用。

最后，竹材的环境影响和可持续性研究也在近年来得到了更多关注。

研究人员对竹材的生命周期进行了评估，探究了竹材在不同阶段对环境的影响。

此外，研究人员还将竹材与其他材料进行了对比，评估了竹材的可持续性。

这些研究为竹材的进一步推广和应用提供了科学依据。

总之，竹材的研究进展取得了一系列重要成果，涵盖了力学性能、加工和改性技术、耐久性、环境影响和可持续性等方面。

这些研究为竹材的应用提供了科学支撑，同时也为进一步完善竹材的性能和推动其广泛应用提供了参考。

未来，竹材的研究将继续深入，为我们提供更多可能性。

竹材表面胶合性能

ｓｒａｐｅｄ，ａｅ，ａｓｍｂｅｍｅｈｄａｏａｌｆｅｔ．Ｂｎｉｇｐｏｅｔｅｆａｏｇｓｓｅｌｔｏｓｈｄｎｔｂｅｅｆｃｓｏｄｎｒｐｒｉｓｏｂｍｂｏｔｅｔｄｂｉｈｔｍｐｒｔｒｎｏａｉｃｄｗｅｅｌｗｅｈｎｔａｆｔｅｃｎｒｌ．ＴｈｒａｅｙｈｇｅｅａｕｅａｄｂｒｃｃａｉｒｏｒｔａｈｔｏｈｏｔｏｓｅｇｕａｅｂｅｖｄｂＥＭｈｗｅｈｔｆｓｒｓｅｉｔｄｉｌｅｌｙｒｏ一ｅｒｌｅｌｙｒｏｓｒｅｙＳｓｏｄｔａｉｕｅｗａｘｓｅｎｇｕａｅｆ１ｙａｓ
在竹材表面最薄处只有１ｍ，０ｐ最厚处在４～５ｍ之间Ｉ１ｇ・ｍ和２ｇ・ｍ的压力下，ＯＯ在５ｋｃ０ｋａ基本上未见到胶层与竹材之间的缝隙，压力变化对胶层厚度没有显著影响，一般胶层厚度小于１ｍ。０ｐ
关键词
竹材；胶合性能；胶合面微观结构
热压压力、施胶量、竹坯的组合方式对竹材的胶合强度有显著影响；未经处理的竹材表面的胶合性能优
于高温和硼酸处理；竹材胶层的微观观察结果表明：在相同压力下，度竹的胶层与竹材之间的有较大Ｉ
的缝隙存在，胶合面平整度低；其他龄竹竹材的胶层均未发现较大的缝隙，且胶层表面相对平整，并胶层
维普资讯
第２卷５

“第三届海峡两岸森林经理学术研讨会”在西南林业大学召开

郭莹洁．铣削参数对竹材铣削质量与单位切削功的
ｒ；ｒ｝
影响［．京：京林业大学，０９２Ｄ］北北２０：７—５．４
１ｊ１ｊ
３６
３７
３８
３
赵粉侠
曹
龙）
韩健，舒辞，义强．压工艺对竹材表面粗糙度吴吴热
ｒＬ
ｒ
ｒＬ
ｒ；
２
２
３
３
３
３
３
３
¨
第４期
侯玲艳等：竹材表面性能研究新进展
９３
孙照斌，袁哲，强明礼，龙竹竹材径向和弦向气体等．渗透性研究［／ｃ］／中国林学会木材科学分会第十次学术研讨会论文集，西，０５２０— １．广２０：１２４孙照斌，田芸．龙竹竹材纵向气体渗透性测定［］林Ｊ．
杨永福，李黎．竹材刨切过程表面破坏机理［］林产Ｊ．
工业，０６３（）２２０，３６：０—２．３
ｂｏｉａｃｃｎａｕｍ—ｒｓｒｐｏｅｓＪ．Ｈｌｏｓｏｎｙｌｇｖｃｕｐｅｓｅｒｃｓ［］ｏｚｒ— ｉｕｆ
ｃｕｎｈｇ，２０，６２：１７ — １８．０４４４
业科技开发，０６２（）４４．２０，０４：４— ７
的影响［］中南林学院学报，０２２（）２Ｊ．２０，２４：６—３．０
韩健，舒辞，义强．材表面热应变特性的研究吴吴竹

竹材特性研究及其进展

２种基本结构，即细胞壁相对较厚的纤维和相对较薄纤维，薄层为近横向排列，厚层为近轴向排列，纤维轴的缠绕角度呈３￣４。从超薄切片的ＫＭｎ染色现象看，薄层与００。Ｏ
性、观及超微观解剖构造等方面的研究工作。微
１竹材解剖性质
１１竹材的解剖特性．
与木材相比，材的解剖性质及特征的研究相对进行的较少，起步也较晚。竹材的竹解剖特征有其自身的特点，材韵节间细胞全部严格纵向排列，少像术材那样的径向分竹缺
长，基部和梢部的纤维宽度变小，竹壁中部的纤维径向较大，侧的纤维径向较小，腔径两
也有类似变化０。王菊华的研究结果显示］竹材中纤维细胞占６～７，其余为薄１：００壁细胞、细胞、管和表皮细胞等。纤维平均长度随品种而异，多在１～２０ｍｍ之石导５－问，宽度为１～１ｍ，纤维细胞壁较厚，径小，维壁上明显有节状加厚。壁细胞大５８腔纤薄小形状相似，比较均匀，呈枕形和腰鼓形，杆状较少。竹材的导管较大，长度一般在多
竖熙０究－？梅究予指，此表谢肇嚣２１０、熏研虽以正在槔感，研Ｇｌ０－员姜娴

竹材的表面润湿性

试样制备：
不同竹龄的竹材试样均选取竹肉部分，依据规定的方法进行制作试件。试件尺寸加工成50mm×20mm×2mm（轴向×弦向×径向），其中6年生竹材试件27个，其余5个竹龄的试件个数均为9个。
试验准备
试验试剂：
蒸馏水实验室制备；二碘甲烷：分析纯，凝固点5-6℃，分子量267.84；甲酰胺：分析纯，含量＞99.0%，比重 1.131-1.134，凝固点＞2℃。
研究的主要内容
毛竹材表面润湿性 1-本研究从毛竹材的幼龄阶段开始，对不同发育阶段的毛竹材表面润湿性变化进行分析。 2-比较不同液体在4年生和6年生毛竹材表面的润湿程度。 3-同时，研究热处理对4年生毛竹材表面润湿性的影响。
毛竹材表面润湿性
润湿性是指液体在固体表面的扩散。竹材的润湿性所表征的是液体（水、胶粘剂、拒水剂、油漆涂料及各种改性竹材的处理溶液等）与竹材接触时，液体在竹材表面润湿、铺展及粘附的难易程度和效果。竹材的表面性是一种重要的界面特性，也是衡量竹材胶合性能的重要指标。通常，竹材润湿性的高低以液滴在竹材表面上形成的接触角（θ）或接触角的余弦（cosθ）的大小来表征，在固、液、气三相的交界处做液体表面的切线与固体表面的切线，两切线通过液体内部所形成的夹角θ即称为接触角。（当0o＜θ＜90o，0＜cosθ＜1时，液体在竹材表面上形成扁平状，表示液体能部分润湿竹材；当θ=0o时，表示液体能全部润湿竹材；θ＞90o,cosθ＜0时，液滴在竹材表面上形成滚珠状，表示液体不能润湿竹材。）接触角是表示木材润湿性最直观的参数，本章用接触角的大小表示液体在竹材表面的润湿程度,由于竹材表面润湿性对界面胶结、表面涂饰和各种改性处理工艺竹材的工业化表面润湿性的影响有重要意义，故我们利用接触角对毛竹材润湿性进行研究。

竹材防霉研究现状及展望

林业工程学报，２０２３，８（６）：２４－３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２３０２０１９收稿日期：２０２３－０２－２７㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０３－１４基金项目：国家自然科学基金青年项目（３２２０１６３７，３２１０１６００）㊂作者简介：董友明，男，讲师，研究方向为木竹材保护与功能化㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｏｕｍｉｎｇ．ｄｏｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ竹材防霉研究现状及展望董友明１，王娜１，薛秋霞１，康海娇２，李延军１（１．南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７；２．北京林业大学材料科学与技术学院，北京１０００８３）摘㊀要：竹材是我国重要的产业资源，大力开发竹资源对缓解木材供需矛盾㊁促进竹材优化利用㊁实现乡村振兴㊁减排固碳等具有重要意义㊂然而，竹材富含淀粉㊁蛋白质㊁糖类等营养物质，且具有吸湿性，极易发生霉变，使其使用价值降低甚至丧失，导致巨大的经济损失㊂因此，竹材防霉处理对竹材利用具有重要意义㊂近年来，国内外对于竹材防霉研究的关注度越来越高，新型防霉剂和新技术不断涌现，且随着节能减排和绿色环保理念的不断深化，发展方向更趋向于高效㊁环保㊁低毒或无毒㊁低成本㊂尽管许多防霉剂表现出优良的防霉性能，但仍存在流失率高㊁易挥发㊁易氧化降解等问题，尤其不利于户外使用㊂因此，竹材长效防霉已经成为竹材防霉的一个重要研究方向㊂为全面把握竹材防霉研究进展，对竹材和竹制品霉变原因进行了总结，重点针对近年来典型防霉处理技术及新型防霉剂进行了综述，对其作用机制进行了分析，并从工艺角度对现有竹材长效防霉策略进行了总结分析，最后对竹材防霉研究存在的问题及发展趋势进行了分析㊂关键词：竹材；霉变；防霉处理技术；长效防霉；防霉机制中图分类号：Ｓ７８４；ＴＢ３３２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０６－００２４－０９Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂａｍｂｏｏＤＯＮＧＹｏｕｍｉｎｇ１，ＷＡＮＧＮａ１，ＸＵＥＱｉｕｘｉａ１，ＫＡＮＧＨａｉｊｉａｏ２，ＬＩＹａｎｊｕｎ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｒｅｓｏｕｒｃｅｔｏａｌｌｅｖｉａｔｅｔｈｅｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｈｏｒｔａｇｅｏｆｗｏｏｄｓｕｐｐｌｙａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｄｅｍａｎｄ，ｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ，ｒｅａｌｉｚｅｒｕｒａｌｒｅｖｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｒａｐｉｄｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｏｆｂａｍｂｏｏ，ｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒｗｏｏｄ．Ｉｎｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅｓ，ｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂａｍｂｏｏ⁃ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｐｒｏｍｏｔｉｎｇｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｉｓｍａｔｅｒｉａｌ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｂａｍｂｏｏｉｓｖｅｒｙｅａｓｙｔｏｍｉｌｄｅｗｄｕｒｉｎｇｓｔｏｒ⁃ａｇｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｐｌｅｎｔｙｏｆｓｔａｒｃｈ（２％－５％），ｐｒｏｔｅｉｎ（１．５％－６．０％）ａｎｄｓｕｇａｒ（２％），ａｎｄｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂａｍｂｏｏ．Ｂａｍｂｏｏｍｉｌｄｅｗｎｏｔｏｎｌｙｃａｕｓｅｓｓｔｕｂｂｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔａｍ⁃ｉｎａｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｌｅａｄｓｉｎｔｈｅｃｒａｃｋｏｆｂａｍｂｏｏ，ｆｕｒｔｈｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｍｉｌｄｅｗａｎｄｄｅｃａｙｏｆｂａｍｂｏｏ，ｗｈｉｃｈｓｅｒｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｉｍ⁃ｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｅｘｐｌｏｒｅａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｂａｍｂｏｏａｎｄｂａｍｂｏｏ⁃ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｂａｍｂｏｏ，ａｎｄｎｅｗｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｍｉｌｄｅｗｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｓａｒｅｅ⁃ｍｅｒｇｅｄａｎｄｔｅｎｄｔｏｗａｒｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｎｏｎ⁃ｔｏｘｉｃｉｔｙｏｒｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙ，ｅｃｏｎｏｍｙａｓｔｈｅｄｅｅｐｅｎｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｓｏｍｅｍｉｌｄｅｗｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｓ，ｓｕｃｈａｓｉｎｏｒ⁃ｇａｎｉｃｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｎａｔｕｒａｌｍｉｌｄｅｗｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｓ，ｓｈｏｗｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓａｆｅｔｙ，ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｍａｒｅｐｒｏｎｅｔｏｂｅｌｅａｃｈｅｄａｎｄｖｏｌａｔｉｌｉｚｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｄｏｘｉｄｉｚｅｄａｎｄｄｅｇｒａｄｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｂａｍｂｏｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅｉｓｓｕｅｓｒｅｓｕｌｔｉｎｓｅｖｅｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎａｎｔｉ⁃ｍｉｌ⁃ｄｅｗｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂａｍｂｏｏ，ｔｈｕｓｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｕｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗｏｆｂａｍｂｏｏ，ｒｅｌａｔｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｈａｓｂｅｅｎｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｏｆｕｌｌｙｒｅｐｏｒｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｂａｍｂｏｏｍｏｌｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｂａｍｂｏｏａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗｆｒｏｍｔｈｅａｓ⁃ｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍｉｌｄｅｗｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂａｍｂｏｏａｎｄｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｎｅｗｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｓｍａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｆｉｒｓｔｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｌｙｒｅｐｏｒｔｅｄｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒａｃｈｉｅ⁃㊀第６期董友明，等：竹材防霉研究现状及展望ｖｉｎｇｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗｏｆｂａｍｂｏｏ，ｉｎｖｏｌｖｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｇｒａｆｔｉｎｇ，ｓｏｌ⁃ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆｂａｍｂｏｏｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｃｈａｌｌｅｎｇｅｓａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｎｔｈｅｂａｍｂｏｏｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂａｍｂｏｏａｎｄｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗ，ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏ；ｍｉｌｄｅｗ；ｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍａｎｔｉ⁃ｍｉｌｄｅｗ；ｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍ㊀㊀竹材是我国重要的产业资源，大力开发竹资源对缓解木材供需矛盾㊁促进竹材优化利用㊁实现乡村振兴㊁减排固碳等具有重要意义［１－２］㊂‘ 十四五林业草原保护发展规划纲要“已将竹产业列为重点发展的优势特色产业，并强调优化产业布局，推进木竹材精深加工㊂２０２１年１１月，国家林业和草原局㊁国家发展和改革委员会㊁科技部等１０部门联合发布了‘关于加快推进竹产业创新发展的意见“，明确了竹产业发展目标，并提出到２０２５年全国竹产业总产值要突破７０００亿元，基本建成现代竹产业体系㊂在竹材加工利用方面，要加大竹产品开发力度，提升竹产品使用性能，拓展竹产品应用范围㊂图１㊀竹材霉变原因Ｆｉｇ．１㊀Ｒｅａｓｏｎｓｏｆｂａｍｂｏｏｍｉｌｄｅｗ然而，竹材富含糖类㊁淀粉㊁蛋白质等物质，为霉菌㊁变色菌等微生物的生长提供了营养物质，使其在加工㊁运输㊁储存和使用过程中极易发生霉变和虫蛀［３］㊂尽管霉变不会破坏竹材细胞壁，但会使竹材表面污染严重，且难以去除，从而降低竹材使用价值㊂同时，腐朽往往伴随霉变产生，不仅会破坏竹材细胞结构，降低机械强度和胶合强度，还会造成竹材开裂，加剧竹材霉变腐朽，最终使竹材失去应用价值，导致巨大的经济损失㊂为提高竹材防霉性能，需要对竹材进行防霉处理㊂然而，现有防霉处理技术普遍存在对人体有害㊁环境污染严重㊁防霉效果差等问题，严重制约其推广应用，因此，研究绿色环保且高效的竹材防霉技术具有重要意义㊂同时，在竹材加工和使用过程中，外界环境可能会造成竹材内部防霉剂的流失㊁变质或分解，导致防霉性能的失效，因此，竹材长效防霉技术是决定竹产品应用性能的关键㊂近年来，竹材防霉技术得到了广泛而深入的研究，且趋向于高效性㊁环保性㊁低毒或无毒化㊁低成本化㊁长效性，极大地促进了竹材绿色长效防霉技术的发展㊂笔者对竹材和竹制品霉变原因进行了讨论，重点针对近年来的典型防霉处理技术及新型防霉剂进行了综述，对其作用机制进行了总结，并从工艺角度对现有竹材长效防霉策略进行了总结分析，最后对竹材防霉研究存在的问题及发展趋势进行了分析㊂１㊀竹材和竹制品霉变原因竹材霉变主要由子囊菌纲和半知菌纲真菌引起，根据作用形式，可分为霉菌和变色菌［４－５］㊂在侵染过程中，菌丝和孢子主要聚集在竹材表面，不会侵入竹材内部，但有色孢子对竹材表面颜色有一定影响㊂与之相比，变色菌不仅聚集在竹材表面，还能通过纹孔㊁导管等结构深入竹材内部并进入维管束，其有色菌丝和分泌的色素使竹材内外均产生褐色㊁黑色等颜色变化，严重降低竹材外观质量㊂竹材霉变是内因和外因共同作用的结果，如图（４０％５２林业工程学报第８卷６０％）㊁半纤维素（约２０％）㊁木质素（约２５％）以及少量抽提物组成［６］㊂竹材的薄壁细胞占比较大，占总体的５０％以上［７］㊂这些细胞富含营养物质，包括２％５％的淀粉㊁１．５％６．０％的蛋白质㊁２％的葡萄糖㊁２．０％３．５％的脂肪类和蜡质成分［８］，这些营养物质是造成竹材霉变的直接原因㊂而竹材纤维素和半纤维素含量丰富，造成竹材易吸湿，这也为微生物的生长繁殖提供了有利环境［９］㊂同时，竹材霉变和外部环境密切相关㊂霉菌生长的适宜温度为２０３０ħ，低温会使其生长减缓甚至停滞；温度高于５０ħ，会使菌丝体死亡［１０－１１］㊂相对湿度为７５％９８％最适合霉菌生长，当相对湿度低于７５％时，霉菌很难生长；而相对湿度高于９５％时，霉菌大量繁殖，极易发生霉变［１２］㊂另外，霉菌适合生长在弱酸性条件下，强酸或强碱都会将霉菌杀死㊂各地区环境不同，造成竹材霉变的菌种有所差异，但主要菌种基本一致［１３－１５］㊂尽管竹材霉变原因已较为明确，但在实际应用中，竹材要经过一系列加工而制备成竹制品，产品类型㊁加工工艺和使用条件等均会对竹材的霉变性能造成影响㊂不同类型产品结构不同，所对应的加工工艺也不同㊂如竹集成材是竹片通过胶黏剂胶合而成的，而重组竹是将竹片进一步加工成竹束，并在高温高压条件下通过胶黏剂胶合而成的㊂在加工过程中，竹材化学成分会发生变化，胶黏剂和各种添加剂也会与竹材发生相互作用，进而导致霉变性能发生改变㊂Ｋｕｍａｒ等［１６］在重组竹耐腐性能的研究中发现，白腐和褐腐主要发生在重组竹表面，难以渗透到内部，这表明重组竹具有优良的防腐性能㊂这种防腐性能的改善与重组竹的结构以及含有的大量胶黏剂有很大关系，而不同类型竹制品的防霉变性能是否也有相应变化还需进一步研究㊂同时，户外用材由于所处环境复杂，比室内用材更易发生霉变㊂针对不同竹制品及其应用特点，多项国家标准对防霉变性能进行了严格限定，如ＧＢ／Ｔ３０３６４２０１３‘重组竹地板“㊁ＧＢ／Ｔ２０２４０２０１７‘竹集成材地板“㊁ＧＢ／Ｔ４０２４７２０２１‘重组竹“等㊂因此，针对不同类型竹制品，研究其霉变机理更为重要㊂２㊀新型绿色防霉处理技术及其作用机制随着竹材防霉研究的发展，新型防霉处理技术更注重高效㊁环保㊁低毒或无毒㊁低成本㊂根据防霉处理方式的不同，可将新型绿色防霉处理技术分为物理化学改性及酶处理防霉㊁防霉剂防霉两大类㊂根据来源和类型的不同，又可将防霉剂分为无机防霉剂和有机防霉剂两类㊂２．１　物理化学改性及酶处理防霉２．１．１㊀热处理热处理是一种通过高温作用改变竹材化学成分㊁提高竹材耐久性的改性工艺，具有环保性㊁高效性和低成本等优势［１７］㊂热处理介质通常是热水㊁热油㊁饱和蒸汽㊁惰性气体等［１８］㊂李延军等［１９］通过饱和蒸汽对竹材进行热处理，发现能够改善竹材的防霉性能，热处理温度的变化对防霉性能的影响大于热处理时间的变化，且处理工艺为１８０ħ㊁３０ｍｉｎ时获得的防霉效果较优㊂Ｈａｏ等［２０］利用甲基硅油对竹材进行热处理，发现随着处理温度和时间的增加，竹材的防腐㊁防霉性能显著增强㊂热处理可以降低竹材内淀粉和多糖的含量，且温度越高，降低程度越大，从而使防霉效果越显著［２１－２２］㊂此外，热处理过程中半纤维素的降解也是防霉性能增强的一个因素，但也导致竹材制品抗弯强度和弹性模量的降低［２３］㊂２．１．２㊀化学改性处理一些来源于生物质资源的化学试剂可作为竹材改性剂，对竹材进行化学处理，可增强竹材的防霉性能，且具有良好的环保性能㊂糠醇是一种用于木材和竹材改性的生物质成分［２４－２５］㊂对糠醇改性竹材的防霉性能研究表明，糠醇树脂的填充能够降低竹材的吸水性，并阻碍霉菌与竹材的接触，从而增强竹材的防霉性能［２６］㊂Ｘｉｅ等［２７］在竹表面构建的植酸⁃Ｆｅ３＋络合物：一方面增强竹材表面疏水性，降低黑曲霉在竹材表面的黏附力；另一方面使竹材中的淀粉和蛋白质等霉菌生长所需的养分分解，从而抑制霉菌生长㊂Ｄｏｎｇ等［９］利用柠檬酸对竹材进行化学交联改性，也发现具有较好的防霉性能，这与柠檬酸处理对竹材内淀粉㊁多糖等养分的降解有关㊂类似地，于子绚等［２８］利用有机酸溶液处理竹材，以使竹材内的淀粉等营养物质发生水解，并通过洗涤干燥，进而改善了竹材防霉性能㊂２．１．３㊀酶处理利用生物酶对竹材进行处理不但环保高效，而且绿色无毒㊂黄晓东等［２９］利用食品级淀粉酶处理竹材，有效提高了竹材对黑曲霉㊁橘青霉和绿色木霉的防霉能力㊂淀粉酶可使竹材薄壁细胞内的淀粉颗粒发生水解反应，将淀粉粒转化为还原糖并随水溶出，降低竹材内部还原糖和淀粉的含量，从而去除霉菌生长所需的营养物质，抑制霉菌繁殖并提６２㊀第６期董友明，等：竹材防霉研究现状及展望高竹材防霉性能㊂颛孙浩［３０］采用冻融技术与淀粉酶复合处理竹材，发现冻融处理的竹材维管束内部和薄壁细胞内部因吸着水快速冷冻体积膨胀，挤破维管束壁和薄壁细胞壁，在维管束壁和薄壁细胞壁表面形成微小的裂隙，打开了竹材的横向通道，提高了竹材的渗透性，从而促进了淀粉酶的渗透，提升竹材防霉性能㊂这种方法的优势在于高效无毒，且最大限度地保留了竹材优良的物理力学性能㊂２．２㊀防霉剂防霉２．２．１㊀无机防霉剂无机纳米材料作为一类新型材料，因其独特的纳米效应而广泛应用于材料㊁化工㊁生物㊁能源等领域㊂纳米材料也被应用于木材和竹材改性，其中，ＺｎＯ㊁ＴｉＯ２㊁Ａｇ㊁Ｃｕ等金属或金属氧化物纳米粒子在木竹材的防腐㊁防霉方面表现出突出优势㊂ＺｎＯ㊁ＴｉＯ２是常用的抗菌纳米材料，主要通过涂层和物理填充两种形式实现竹材防霉［６］㊂Ｌｉ等［３１］通过湿化学方法在竹材表面形成了纳米ＺｎＯ涂层，对黑曲霉㊁橘青霉具有良好的防霉性能，但对绿色木霉的作用较小㊂类似地，Ｌｉ等［３２］也在竹材表面构建了纳米ＴｉＯ２涂层，能够显著增强竹材的防霉性能㊂Ｒｅｎ等［３３］采用两步低温水热法在竹材表面合成了负载有花状ＺｎＯ微结构的ＴｉＯ２薄膜，在黑暗条件下对绿色木霉㊁黑曲霉和橘青霉均具有有效的抑菌活性（图２）㊂纳米ＺｎＯ和纳米ＴｉＯ２都属于宽带隙半导体材料，具有光催化特性，在紫外线照射下，能够产生电子空穴对并吸附氧气和水分子，生成羟基自由基㊁超氧负离子和Ｈ２Ｏ２等活性氧物质（ＲＯＳ）㊂ＲＯＳ能够破坏细菌ＤＮＡ㊁蛋白质以及脂质，进而实现抗菌防霉作用［３４－３５］㊂同时，纳米ＺｎＯ和纳米ＴｉＯ２粒子表面带正电荷，能与带负电荷的细菌表面产生强静电相互作用，而较小的尺寸导致较大的比表面积，进一步增强这种相互作用从而破坏菌膜［３６］㊂除此以外，纳米ＺｎＯ还能释放出Ｚｎ２＋，破坏细菌膜内外离子浓度平衡，进而阻碍细菌的物质输送，造成细胞代谢失衡，最终导致细菌死亡［３７－３８］㊂Ａｇ纳米粒子已被应用于水凝胶㊁聚合物等复合材料的抗菌［３９－４０］，对于竹材的防霉抗菌也有应用㊂通过电化学处理方法，在竹材表面生成了Ａｇ纳米粒子，能够提高竹材的防腐性能［２０，４１］㊂Ｐｅｎｇ等［４２］将Ａｇ纳米粒子负载于温敏水凝胶中，并对竹材进行浸渍处理，对黑曲霉㊁橘青霉㊁绿色木霉及其混合霉菌均具有优良的抑菌活性㊂Ａｇ纳米粒子的防霉机制主要包括以下几个方面㊂首先，Ａｇ纳米图２㊀纳米氧化锌防霉作用机制Ｆｉｇ．２㊀Ｔｈｅｍｉｌｄｅｗｐｒｏｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎａｎｏ⁃ＺｎＯ粒子表面具有正电荷，能够与带负电的细菌膜相结合，从而破坏细胞壁导致细菌死亡［４３］㊂其次，Ａｇ纳米粒子能促使ＲＯＳ的产生，引起细菌膜脂质过氧化，抑制细菌跨膜呼吸及引起细菌内容物泄漏，从而杀死细菌［４４］㊂此外，Ａｇ纳米粒子的尺寸㊁形状也对抗菌作用有一定影响［４５］㊂与Ａｇ纳米粒子防霉机制类似，Ｃｕ纳米粒子也具有较好的抗菌活性，并被应用于竹材防霉［４６－４７］㊂其他无机纳米材料也可用于竹材防霉㊂Ｗａｎｇ等［３７］在竹材表面构建ＺｎＯ⁃还原氧化石墨烯涂层和Ａｇ⁃还原氧化石墨烯涂层，均显著提升了竹材的抗菌㊁防霉性能，并指出石墨烯的抗菌机制主要是其锐利的二维结构边缘对细胞壁的物理切割作用以及通过促进ＲＯＳ的生成而对细菌的氧化应激作用㊂邹艳萍等［４８］利用纳米ＳｉＯ２气凝胶对竹材进行处理，在一定程度上可以降低竹材的霉变㊂Ｌｏｕ等［４９］通过在竹束中修饰纳米Ｆｅ３Ｏ４，从而表现出一定的防霉性能，并将其归因于纳米Ｆｅ３Ｏ４提高了竹材表面的疏水性㊂近年来，一些新型无机纳米材料表现出独特的抗菌活性，包括ＭＸｅｎｅ㊁ＭｏＳ２㊁ｇ⁃Ｃ３Ｎ４㊁层状双氢氧化物㊁碳量子点㊁金属有机骨架化合物等［５０－５２］㊂Ｓｕ等［５３－５４］于室温下在竹材内合成了ＭＯＦ⁃１９９粒子，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有较好的抗性，并通过脱木素和羧基化相结合的竹材预处理方式，增强了ＭＯＦ⁃１９９与竹材成分的结合强度㊂然而，将这些新型无机材料应用于竹材防霉的相关研究还比较少，有待进一步加强㊂２．２．２㊀天然有机防霉剂天然有机防霉剂源于天然产物，是一类无污染㊁绿色环保的防霉剂，在竹材防霉研究中具有良好的应用前景，并受到国内外学者广泛关注㊂利用植物油对竹材进行油热处理可增强竹材７２林业工程学报第８卷防霉性能㊂Ｗｅｎｇ等［５５］采用微波处理和丝瓜籽油对竹材进行浸渍处理，发现能够提升竹材防霉性能，并指出丝瓜籽油中的醛基可与细胞壁上的氨基结合，破坏其转运系统，导致霉菌分解；而羧基可降低环境ｐＨ，影响细菌的蛋白质活性，但随着时间的延长及防霉成分的挥发或被消耗，竹材在后期仍然会发生霉变㊂Ｐｉａｏ等［５６］采用木蜡油和热处理对竹材进行联合改性，木蜡油可通过维管束纵向渗透，再扩散至内部，在竹材内部和表面形成油膜，致使霉菌无法获得所需养分，显著改善竹材的防霉性能㊂很多天然成分具有优良的防霉抗菌特性㊂Ｙａｎ等［５７］研究了７种植物精油对竹材防霉性能的影响，发现肉桂醛㊁柠檬醛是这些植物精油中的主要防霉活性成分㊂李琦等［５８］和Ｚｈａｎｇ等［５９］系统研究了柠檬醛对竹材的防霉特性及防霉机制，表明柠檬醛在竹材防霉方面具有良好的应用前景，指出柠檬醛能改变菌丝体的形状，破坏菌丝体和细胞膜结构的完整性，打破霉菌细胞内外ｐＨ平衡，从而导致细胞内核酸㊁蛋白质等物质的泄出㊂但在使用过程中柠檬醛易氧化降解，导致防霉效果的下降㊂Ｌｉｕ等［６０］使用茶多酚改性柠檬醛降低了在竹材防霉过程中柠檬醛的用量，但对橘青霉㊁绿色木霉㊁黑曲霉的防霉效果依然能达到１００％㊂此外，研究表明，黄酮类天然产物㊁肉桂醛㊁百里香酚㊁延胡索提取物等天然产物都能够增强竹材的防霉效果，其抗菌机制主要是破坏细菌细胞壁及细胞稳定性，改变细胞壁通透性，抑制核酸合成和能量代谢［６１－６６］㊂３㊀竹材长效防霉策略尽管防霉剂表现出优良的防霉性能，但很多防霉剂存在流失率高㊁挥发性高等问题，尤其不利于户外使用；同时在竹材加工过程中，由于高温高湿以及各种添加剂的作用，一些防霉剂易发生氧化㊁降解，导致竹材防霉的稳定性㊁长效性降低，影响使用性能［６７］㊂因此，有必要结合防霉剂特征，开展竹材长效防霉研究㊂国内外近年来提出了许多提高防霉剂耐久性的策略，主要有化学接枝法㊁溶胶凝胶法和封装法㊂３．１㊀化学接枝法化学接枝法主要通过化学方法促使防霉剂与竹材成分形成共价键结合，从而提升防霉剂的抗流失性㊂针对百里香酚难以与竹材发生化学反应且挥发性高的问题，Ｗａｎｇ等［６８－６９］利用漆酶催化，促使百里香酚与竹材中的木质素发生化学反应，将其挥发率从０．１％降低到０．０５％，且竹材疏水性显著提高㊂为进一步提升漆酶的催化效率，Ｗｕ等［６４］通过连续碱抽提工艺促进了百里香酚在竹材内部的均匀分布并提升了防霉效果㊂Ｙａｎｇ等［７０］利用戊二醛作为交联剂，使壳聚糖和聚乙烯醇在竹材内部形成交联网络结构，不仅提升了竹材的尺寸稳定性，还增强了竹材的防霉㊁防腐性能㊂化学接枝法的效果和稳定性十分显著，但使用的前提是所选防霉剂具有与竹材成分发生化学反应的活性位点，这不仅要求防霉剂分子具有一定的可修饰性，还导致化学接枝改性工艺的特定性，即不同防霉剂对应不同的化学接枝工艺㊂因此，化学接枝法只能针对特定防霉剂分子，在一定程度上不具有普适性㊂３．２㊀溶胶凝胶法溶胶凝胶工艺是一种湿化学方法，通过在竹材内部形成凝胶而将防霉剂封闭在竹材内部，从而提高防霉剂的抗流失性㊂黄道榜等［７１］利用硅铝溶胶固着铜和硼元素，促进了重组竹对黑曲霉㊁绿色木霉㊁橘青霉的长效防霉㊂Ｙａｎｇ等［７２］利用硅溶胶固着铜盐，并与铜离子形成化学结合，展现出良好的防霉性能㊂溶胶的形式有助于对竹材的充分渗透，从而在凝胶的过程中实现防霉剂的固着，并填充竹材孔隙结构，因此溶胶凝胶法对于提升防霉剂的耐久性和竹材物理力学性能都具有一定优势㊂但是，溶胶凝胶体系大多以水作为溶剂和分散相，很适合无机盐类防霉剂的固着，而针对与水难溶的有机防霉剂，往往需要调整溶剂配方或通过乳化的形式进行分散㊂３．３㊀封装法封装法是利用有机或无机封装材料将防霉剂包裹后引入竹材结构内部，或直接在竹材内部形成封装防霉剂的结构㊂根据封装材料的不同，封装法可分为无机材料封装和有机材料封装㊂无机材料封装主要是利用无机粒子的孔隙结构装载防霉剂分子，并通过物理吸附㊁化学结合等方式将其固定在无机材料内部㊂例如，李怀瑞等［７３］将埃洛石纳米管进行插层活化，随后将防霉剂３⁃碘⁃２⁃丙基⁃丁基氨基甲酸甲酯（ＩＰＢＣ）负载到埃洛石内部，并用于制备重组竹㊂结果表明，直接添加防霉剂的重组竹表面霉变现象严重，而添加封装防霉剂的重组竹表面基本无霉变现象发生㊂这是因为在重组竹制备过程中，高温可使ＩＰＢＣ降解，从而失去防霉性能，而埃洛石纳米管的封装抑制了ＩＰＢＣ的高温降解，进而发挥防霉效力㊂Ｚｈａｎｇ等［７４］通过研究埃洛石纳米管封装ＩＰＢＣ的８２㊀第６期董友明，等：竹材防霉研究现状及展望释放行为，发现埃洛石纳米管封装能够通过纳米孔扩散动力学控制防霉剂的释放，实现对霉菌㊁变色菌的长效抵抗能力㊂为进一步提升防霉剂的长效缓释效果，Ｊｉｎ等［７５］通过层层自组装在负载防霉剂的埃洛石纳米管表面形成聚电解质包覆层，并调节自组装层数，从而实现防霉剂释放速率的调控㊂有机封装材料主要是一些高分子材料，这些材料能够在防霉剂表面形成连续包埋层，即形成微胶囊结构，进而调控防霉剂的释放速率㊂Ｐｅｎｇ等［７６］通过乳液聚合将柠檬醛封装在聚（Ｎ⁃异丙基丙烯酰胺）中，形成核壳结构，使得柠檬醛在聚合物载体内持续释放，在竹材结构内保持稳定的柠檬醛浓度，实现长期的防霉效果㊂Ｌｉｕ等［７７］通过原位法在竹材表面生长Ａｇ⁃ＴｉＯ２粒子，并利用聚多巴胺固定，显著提高了纳米粒子的抗流失性㊂Ｍｉｒｉ等［７８］通过乳液聚合的方式对百里香酚精油进行封装，并对精油的缓释动力学和改性竹材的防霉性能进行了探究㊂目前，利用封装法增加防霉剂的稳定性和长效性还处于探索阶段㊂与食品㊁医药等领域相比，竹材防霉剂的封装需要考虑竹材渗透性㊁化学成分㊁外界条件等因素，所要满足的要求更高，可控性更强，且量级更大㊂因此，需要针对竹材特征和使用条件，在保证防霉效率的前提下，深入探索高效的防霉剂封装方法㊂４㊀存在问题及发展趋势随着减排固碳的不断深化，竹质材料的应用会越来越广泛，而竹材防霉也会作为竹质材料的核心性能而得到深入研究㊂目前，竹材绿色㊁长效防霉处理技术已经取得了一定研究成果，但在纵向研究和横向应用上均存在很大不足，离实际应用还有较长距离，在今后的研究中应注意以下问题：１）竹材霉变的基础科学研究需加强㊂尽管竹材霉变原因已较为明确，但在实际应用中，竹产品类型㊁加工工艺和使用条件等均会对竹材的霉变性能造成影响，而不同竹制品霉变特征的相关研究较少㊂现有研究过多注重新型防霉处理技术的探索及其防霉效力的表征，对竹材物理特性与防霉剂的相互关系㊁制备成本㊁加工工艺等问题关注较少㊂因此，需要加强新型防霉处理技术的研究深度，并以竹材物理性能为支撑，针对不同竹产品类型，明确竹产品霉变机理㊁防霉剂的作用形态及防霉机制㊂２）竹材防霉新理念㊁新方法的探索仍需加强㊂尽管一些新型防霉剂被应用于竹材防霉，但在高分子㊁食品包装㊁化妆品㊁生物医药等领域仍然存在许多新型抗菌材料和抗菌理念，对竹材防霉具有借鉴意义㊂因此，广泛关注其他学科的研究进展，通过学科交叉，可为竹材防霉提供新思路㊁新方法，甚至提供解决竹材防霉科学问题的途径㊂同时，许多新型防霉剂在竹材应用中还处于初步探索阶段，在加强研究投入的同时，还需兼顾处理工艺㊁成本和稳定性等方面㊂３）竹材长效防霉仍然是未来研究重点㊂防霉剂的挥发性㊁流失性㊁易降解㊁易氧化等都会造成竹材后期加工和使用中防霉性能的失效㊂现有方法虽然为提高防霉剂的耐久性提供了有效途径，但大部分仍然是探索性研究，且存在效率低㊁封装结构渗透性差等问题，需要结合防霉剂特征㊁竹材物理化学结构以及使用需求，探索高效的防霉剂固定方法并实现缓释㊂４）一剂多效是竹材改性的研究重点㊂目前，在尺寸稳定㊁强度㊁疏水㊁阻燃㊁防霉㊁多功能性等方面均有相应的竹材改性剂，但想要获得综合性能优良的竹材，需要将多种改性剂相结合，这不仅增加了工艺复杂度和成本，还难以实现预期性能㊂因此，促进改性剂的多效性，开发集多种功能于一体的竹质产品，对于竹材生产与应用具有重要意义㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］王戈，陈复明，程海涛，等．中国竹产业的特色优势与创新发展［Ｊ］．世界竹藤通讯，２０２０，１８（６）：６－１３．ＤＯＩ：１０．１２１６８／ｓｊｚｔｔｘ．２０２０．０６．００２．ＷＡＮＧＧ，ＣＨＥＮＦＭ，ＣＨＥＮＧＨＴ，ｅｔａｌ．ＳｐｅｃｉａｌａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂａｍｂｏｏｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＷｏｒｌｄＢａｍｂｏｏａｎｄＲａｔｔａｎ，２０２０，１８（６）：６－１３．［２］侯方淼，刘璨，裴润田，等．我国环境规制对木材加工业全球价值链地位的影响［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２０２２，４６（３）：２３１－２４０．ＤＯＩ：１０．１２３０２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０２１１０００６．ＨＯＵＦＭ，ＬＩＵＣ，ＰＥＩＲＴ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣｈｉｎａｓｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｇｌｏｂａｌｖａｌｕｅｃｈａｉｎｓｔａｔｕｓｏｆｗｏｏｄｐｒｏ⁃ｃｅｓｓｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ⁃ｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ），２０２２，４６（３）：２３１－２４０．［３］李景鹏，吴再兴，任丹静，等．无机纳米材料在木竹材防霉防腐中的研究进展［Ｊ］．竹子学报，２０１９，３８（２）：１６－２３．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６５６７．２０１９．０２．００３．ＬＩＪＰ，ＷＵＺＸ，ＲＥＮＤＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎａｎｔｉｆｕｎ⁃ｇａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｂａｍｂｏｏ／ｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢａｍｂｏｏＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，３８（２）：１６－２３．［４］王文久，辉朝茂，陈玉惠．竹材的霉腐与霉腐真菌［Ｊ］．竹子研究汇刊，２０００，１９（２）：４０－４３．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６５６７．２０００．０２．００９．ＷＡＮＧＷＪ，ＨＵＩＺＭ，ＣＨＥＮＹＨ．Ｍｏｕｌｄｒｏｔｏｆｂａｍｂｏｏａｎｄ９２。

我国竹材材性与加工利用研究进展

我国竹材材性与加工利用研究进展林学园艺学院木材科学与工程2004级汪翔指导老师齐锦秋讲师摘要：主要阐述了我国竹材资源及竹材解剖学特征、物理力学性质、化学性质研究进展。

并提出了关于竹材材性研究和利用的有关建议。

关键词：竹材资源；解剖学特征；物理性质；力学性质；化学性质；开发利用Research on Properties and Utilization of Bamboo in ChinaForestry and Horticulture College Wood science and engineering WangXiangTutor Qi Jinqiu LecturerAbstract：This paper briefly describes the bamboo resources and its status on bamboo properties--such as the anatomical characteristics, physical mechanical properties and chemistry properties. Suggestions and study trend on properties and utilization of bamboo in China were proposed.Key words：bamboo resource；anatomical characteristics；physical properties；mechanical properties；chemical properties；development and utilization竹子作为一种速生植物,具有分布广、适应性强、生长快、成材早、经济价值高的特点。

随着木材资源的匮乏,竹材被越来越广泛的应用本文主要从分布资源、材性、研究方向几个方面作出阐述。

1 竹材资源1.1 竹类分布全世界共有竹类植物120多属,1200种以上,分布范围非常广,从赤道两旁直至寒温带都有生长,从平原丘陵到高山雪线都有分布,但主要分布在热带、亚热带,尤其是南北回归线之间(23°27′N-23°27′s),以亚洲东南部温暖、湿润的季风地带为中心。

竹材研究报告

竹材研究报告引言竹材作为一种可再生资源，在建筑、家具、文化艺术等领域得到广泛应用。

然而，对竹材的研究仍然相对不足。

本报告旨在对竹材进行综合性研究，探讨竹材的物理特性、化学组成以及其在不同领域的应用，为竹材的进一步推广和应用提供科学依据。

1. 竹材的物理特性竹材具有以下几个显著的物理特性：•轻巧且坚韧：竹材与木材相比更轻、更柔韧，但其强度却不逊色于常见木材。

这使得竹材在建筑、制作家具等领域有着独特的应用。

•吸湿性强：由于其纤维结构的特殊性，竹材对水分具有较强的吸湿性。

这使得竹材在潮湿环境下容易受到腐朽和发霉的影响。

•导热性能优良：竹材的导热性能较好，能够在冬季提供一定的保温效果，并且在夏季能够帮助散热，降低室内温度。

2. 竹材的化学组成竹材的化学组成影响着其结构和性能。

竹材中主要含有纤维素、半纤维素、木质素等成分。

•纤维素：竹材中的纤维素占据主要成分，其含量通常为40%~50%。

纤维素赋予竹材优异的坚硬性和强度。

•半纤维素：半纤维素是竹材中另一类重要的组成成分，占据总质量的10%~20%。

半纤维素对竹材的柔韧性有着重要影响。

•木质素：木质素是竹材中的次要成分，占据约20%的质量比例。

木质素的存在使得竹材具有抵抗腐朽和防腐的特性。

3. 竹材在建筑领域的应用竹材作为一种环境友好、可再生的建筑材料，逐渐受到重视。

在建筑领域，竹材的应用主要体现在以下几个方面：•结构支撑：竹材具有轻巧且坚韧的特性，特别适用于建筑结构支撑。

竹材结构可以提供良好的稳定性，并且可以承受一定的负荷。

•隔热保温：竹材的导热性能优良，可以作为隔热保温材料使用。

在冬季，竹材可以提供一定的保温效果；在夏季，竹材可以帮助散热，降低室内温度。

•装饰材料：由于竹材具有天然的纹理和色彩，可以作为装饰材料使用。

竹材的美观性和环保性使得其在室内装饰中得到广泛应用。

4. 竹材在家具制作中的应用竹材在家具制作中有着独特的应用优势：•环保性：竹材是一种可再生的材料，与传统的木材相比，竹材的生产过程对环境的影响更小。

竹材的力学性能及磨料磨损性能研究

竹材的力学性能及磨料磨损性能研究孙俊杰;王智芹;王宝刚;叶伟;邓志华;马云海【摘要】对天然竹材的力学性能以及磨料磨损性能进行了研究.竹材的拉伸强度、弹性模量、断裂延伸率和冲击韧性均在一定的范围内随纤维含量的增加而提高,顺纹拉伸强度比横纹抗拉强度大29倍以上,弹性模量为横纹的1.2倍以上,断裂延伸率为横纹的13倍以上.顺纹拉伸和冲击断口有明显的纤维拔出特征;而横纹拉伸和冲击断口具有解理断裂特征,为典型的脆性断裂断口.竹纤维具有比基体高的耐磨性,磨损表面以微犁切和微开裂为主要损伤特征.竹材的耐磨性能随竹纤维含量的升高而提高.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)007【总页数】5页(P162-166)【关键词】竹材;纤维;密度;力学性能;磨料磨损【作者】孙俊杰;王智芹;王宝刚;叶伟;邓志华;马云海【作者单位】吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022;吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022;吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022;吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022;吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022;吉林大学(南岭校区)地面机械仿生技术教育部重点实验室,长春130022【正文语种】中文【中图分类】S781.20 引言天然生物材料具有适应环境的生物系统和生存本领，它们精巧的结构和形态以及某些功能吸引了众多的工程结构设计者和材料科学家的兴趣，已开展了天然生物材料的智能进化过程、功能结构相关性、对外部激励的响应机制及行为特征的研究以及工程结构系统和材料等领域的工程仿生研究[1]。

众多天然生物材料是由增强相和基体组织组成的复合材料。

因此，了解它们的结构，有助于指导复合材料的仿生研究[2-4]。

竹材是一种天然的生物复合材料，在宏观上和木材一样，也是由纤维素、木质素和半木质素组成的纤维增强复合材料。

毛竹材密实化表面性能的研究

（ＡｈｉａｒｉｕｔｒｌｎｖｒｉｙＡｈｉＨｉｅ，３０６；ＡｈｉａｇａｅｖｒｎｎａｎｗｍｔｒａｌｍｔｄＩｎｕｇｃｌｕａｕｉｅｓｔ，ｕｕ，ｅｆｉ２０３２ｎｕＫｎＢｉｎｉｏｍｅｔｌｅａｅｉｌｉｉｅｃｍａｏｐｎｙ）
维普资讯
安徽农学通报￣ｕｒ．ｃ．ｕ１０８１（２ｍｈｉｉＳｉＢｌ２０，４１）Ａｇ．
７９
毛竹材密实化表面性能的研究
江家伍１王传贵
沈亮亮ｚ
（安徽农业大学，安徽合肥２００；。０６安徽康拜环保新材料有限公司）３３
湿润性是影响竹材表面胶合性能的重要因子，竹材的湿润性所表征的是液体与竹材表面分子问的紧密接触程度，是发生胶合的必要条件。分别测定微波软化处理
样，试样的长度与纹理方向平行。
２实验方法与原理
２１试验方法。本研究中的木材接触角方法主要采用．ｚａｉｍｎ法。测试过程如下：首先将样品放入样品室，然ｓ后通过测角器进行监测。用微型注射器将液滴滴于竹片之上，通过录像测控系统将液滴在竹片表面随时间而变化的状态进行实时记录，每个液滴在从０到ｉＳ的时间Ｓ０里记录ｌ０个接触角数据。每滴完一滴之后，移动样品台进行下一个点的测试，总共测试４个点。２２表面湿润性的表征方法和原理［１。在竹材润湿过．６－３］

新型竹建筑材料开发利用研究

新型竹建筑材料开发利用研究新型竹建筑材料的开发和利用是一项具有巨大潜力和重要意义的研究领域。

竹材作为一种天然的建筑材料，具有低成本、轻质、环保等特点，越来越受到人们的关注和重视。

本文将从材料特性、材料开发和利用方面进行探讨，以期为新型竹建筑材料的研究提供一些参考和理论指导。

首先，竹材作为一种建筑材料具有独特的特性。

首先，竹材具有轻质的特点，比重比水稍大，可以用来制作轻质结构，如屋顶、楼板等。

其次，竹材具有良好的机械性能，其抗压强度和抗拉强度分别为木材的1.5倍和2倍，可以满足建筑结构的强度要求。

此外，竹材还具有良好的吸音、隔热和防火特性，可以有效改善室内环境和提高建筑的安全性。

最重要的是，竹材具有环保的特点，可以有效减少木材的使用和森林资源的砍伐，对于生态环境的保护具有重要意义。

其次，竹材的开发和利用是一个复杂的过程，需要进行深入的研究和实验。

在竹材的开发过程中，应重点进行材料性能的测试和分析，以确定其力学性能、耐久性、燃烧性能等物理和化学特性。

同时，还需要进行竹材的加工和制造工艺的研究，以确定适合竹材的加工方式和制造工艺，提高竹材的加工效率和使用性能。

另外，还需要进行竹材的改性和防腐处理的研究，以提高竹材的抗虫腐、防水防火等性能，使竹材能够更好地应用于建筑领域。

此外，还需要进行竹材的结构设计和力学计算的研究，以确定竹材结构的合理设计和安全性能。

其中，还需要研究竹材与其他材料的组合应用，如竹材与混凝土、钢材等的组合应用，以提高竹材结构的整体性能。

最后，竹材的开发和利用具有重要的应用前景和社会价值。

竹材作为一种具有丰富资源和良好性能的建筑材料，其开发和利用将有助于解决建筑材料的资源短缺和环境污染问题。

同时，竹材的低成本和轻质特性，可以大大降低建筑的造价和能耗，有助于提高建筑品质和人们的居住环境。

此外，竹材作为一种具有传统文化价值的材料，其开发和利用还可以推动传统建筑文化的传承和发展，提高人们对于传统文化的认识和理解。

竹材表面金属涂层的高效热喷涂制备方法

过水热工艺 ( ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓ) 和银镜反应
( ＲＧＯ) / Ａｇ复合材料ꎮ 但这些方法所形成的金属
层厚度相对有限ꎬ 易流失ꎮ
热喷涂 ( Ｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎ使之沉积于工件表面ꎬ 涂层厚度
术应接不暇ꎬ 极大地拓展了竹材的应用领域ꎬ 提
ｔｉｍｅａｎｄｉｎｐｕｔｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｂｌａｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｂａｍｂｏｏｓｕｒｆａｃｅ. Ａｌｔｈｏｕｇｈ
ｔｈｅｒｅｉｓａｎａｔｕｒａｌｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｂａｍｂｏｏꎬ ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｃａｎｂｅｆｏｒｍｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ
ＤＯＩ: １０.１２１６８ / ｓｊｚｔｔｘ.２０２３.０７.２７.００１
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＨｉｇｈ￣ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＴｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙｅｄＭｅｔａｌ
ＣｏａｔｉｎｇｓｏｎＢａｍｂｏｏＳｕｒｆａｃｅ
ＣｈｅｎＪｉｐｅｎｇꎬ ＷａｎｇＪｉａｎꎬ ＷａｎｇＬｉｎｇｈａｏꎬ ＺｈｏｕＨｏｎｇｐｉｎｇ
纳米银ꎬ 制备出基于竹结构的柔性电极材料ꎬ 该
复合材料具有超高导电性ꎬ 并进一步将低成本的
金属 ( 如铜、镍) 通过原位自催化化学镀到竹纤
维上ꎬ 单根镀铜和镀镍的竹纤维束也具有较好的
导电性ꎮ 化学镀利用还原剂使溶液中的金属离子
还原沉积在工件表面ꎬ 其活化处理时往往使用有
毒化学试剂ꎬ 废水处理困难、代价高ꎮ 此外ꎬ 文
( ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７ꎬ Ｃｈｉｎａ)