木材保护学精华版

第一章：绪论
1 此课的要求：以全新的眼光看待木材；熟悉木材的微观模型(物理、化学)；熟悉木材改造的手段；木材改造科学依然有着极大的研究空间；物理化学结构（微观及宏观结构），渗透理论，非线性结构，多孔性材料，表面特性，吸附理论，流体力学，运输理论
2 森林与人类的关系：依存------没有森林就没有人类。氧源；碳源；形成有利于人类生存的气候；保持水土、以利农耕；满足人类对林产品的需求；维持和保持生物的多样性。
3森林资源特征：拥有多种森林生态系统、分布广泛、热带雨林、温带、温阔叶混交林、寒温带针叶林；树木种类繁多、品质良好；稀有名贵树种；竹材资源广泛；经济林丰富。
4森林资源的不足：森林资源少，覆盖率低（世界7%）；森林资源分布不均衡；用材林多，防护林少，各种比例不合理
5木材供需预测：世界木材的生产量在逐年的下降，木材的需求量明显增加，消耗量大；
6资源的合理利用：充分利用采伐和加工剩余物；加强技术改造；提高原木的加工质量；提高人造板质量，扩大应用领域；强化木材保护，木材经防腐、防虫、阻燃、尺寸稳定等防护处理后，可提高和改善使用功能，延长使用寿命；节约建筑用材；加强速生林木材性质及加工利用研究。
7四六次森林普查比较：面积：覆盖率有所提高；资源：消耗大于生产量；森林质量不高，可采伐资源已濒临枯竭，形式严重
8木材调节特征：温度调节，湿度调节，生物生存调节
第二章：木材保护特性
1木材是由细胞构成的一种天然生物材料：他是非均匀性质的，具有各向异性，润湿性和可加工性的。
2木材的生物分解：褐腐菌----分解木材中的纤维素和聚戊糖，腐朽后显褐色；白腐菌----分解木材中的木质素，少量分解聚戊糖，腐朽后呈白色；软腐菌-----减少木材质量，木材表皮变软（水中，与土壤接触的木材，高湿度下使用的木材）
3真菌的生存条件及传播：营养、湿度、温度、酸碱度和空气等；真菌的孢子是种子。
4木材组分的生物分解------酶：纤维素、半纤维素、木质素的生物分解。
5木材的各向异性：差异表现在：三个方向上，力学及其它物理性质。导热、声学特性、力学强度、干缩湿账、对水或对液体的渗透性；研究纵向、弦向、径向，纵向的力学强度最大（抗压）25—75MP（原因：纵向排列的细胞---纤维是骨架，木素是水泥A）；水分和液体吸收，纵向>横向 径向》弦向；干缩湿胀，声学特性：同上
6木材的可湿性：纤维素的成分和多孔性导致的；利用可湿性（吸湿、吸水和导湿、导水），可以完成木材改性中化学药品的注

入和固定；木材的润湿性：对界面胶结、表面涂饰和各种改性和加工用木材结合难易极为重要-----改性工艺的重要指标1）接触角；小于90，可一部分润湿木材，等于0全部润湿木材，大于90，不能润湿木材。2）限定时间测侵润高度，高度大者木材的润湿性好；3）润湿的原因：木材化学组分纤维素、半纤维素和木质素均含极性官能团、内部相互吸引平衡，表面分子尚有极性，具有表面自由能（张力）与其处理液相互吸引结合；木材具有巨大的比表面积。4）结论：接触差大，单板润湿性差，胶合板的胶合板质量差。
7木材表面自由能升高有利于木材的湿性：
胶黏剂的表面张力少于等于木材表面自由能，则完全铺展θ=0，胶黏剂的表面张力>木材表面自由能时 可部分润湿或不润湿θ>0；润湿性好，固-----液界面结合力大
8胶合强度高影响润湿性的因素：固体的表面自由能与液体的表面张力；用木材树种和纹理方向；周围环境与木材老化；木材抽提物。

9改善木材润湿性方法：砂磨处理、化学处理、电晕处理。
10木材的吸湿性------吸湿和解吸 ---------干缩和湿胀
11木材的酸碱性：世界上绝大多数木材具有弱酸性，成分碳水化合物--------乙酸（CH3COOH）可挥发 ROCOCH3+H2O=====CH3COOH+R---OH 可逆
12木腐菌生长时所需PH的最佳范围4.5---5.5；木材的PH值的多为4.0----6.5之间
13木材的连接性能：胶接、榫接和钉（木螺钉）
第三章：木材变色，漂白与染色u
1木材变色因素：内因：木材内不仅含有羰基，羧基，不饱和双键以及共轭体系等发色基因，而且含有羟基等助色基团
外因：微生物作用，日光照射，化学试剂作用，温度与湿度的变化
2木材变色的类型：立木变色，采伐后变色（内含物，外部原因：物理 化学 生物）
物理变色：热变色（长期高温下变成棕褐色），光变色
热变色：干燥过程中木材中的水分外移，部分水溶性的抽提物，如酚类，黄酮类化合物移至表面所致，同时高温下受空气氧化变色
光化学降解：木质素和其他少量成分发生光化学降解发生变色
化学变色： 铁变色：酚类与铁接触黑色化合物
酸变色：酚类与酸性物质和氧气的氧化作用呈红色
碱变色：潮湿条件下，木材内单宁，黄酮类及其他酚类化合物与碱反应
3木材的生理性变色：板材变色与活立木变色
4木材的脱色方法：
1> 提取变色物质：
首先用脱脂棉醮水，乙醇，丙酮等有机溶剂涂饰变色部位，若脱脂棉变色，表明用该液体浸泡或涂饰，有可能去除变色
也可以在120°C加热五分钟，变色物质可能液化或汽化
2>破坏引起变色的物质和结构
分别用15%过H2O2溶液（NH3H2O调

准PH=10）5%次氯酸钠水溶液试涂在变色部位放置一夜，若可除色 确定最适合的用量
5木材变色的防治措施：1>光变色
采用砂光或刨切的方法出去变色层或采用漂白出去发色物质
物理方法：砂光，涂饰，色漆和清漆覆盖在木材表面
化学方法：紫外线吸收剂，破坏参与变色的物质结构
木材染色：多采用酸性染料（只对木质素染色）
2>酸变色：用酸处理铁污染的木材 方法：控制酸性物质使用量
6木材染色： 酸性染料范德华力和氢键力
影响因素：温度 含水率 木材细胞染色性能
原理：1>染料在木材中的渗透过程
2> 染料吸附或木材中的化学成分与染料发生的化学反应
木材染色的评价方法：木材染色效果是以染着率，均染性，水洗牢度和日晒牢度等指标衡量，除受染剂，助剂，染料的PH和染色工艺的影响外还受木材树种，组织结构和化学成分的影响
水溶性的有机染料：直接染料，酸性染料，碱性染料
eg：染料的名称：还原黄G 还原 是冠称，黄 是色称，G是符号
木材的染色助剂：渗透剂：提高渗透性；固色剂：硫酸铝

7木材漂白的基本原理：将木材的中的发色基团及着色有关的的组分采用漂白剂进行氧化还原破坏予以清楚 多采用氧化，还原漂白
氧化漂白：采用H2O2，碱性下氧化的更好 （NaClO2，NaClO）
还原漂白：用SO2与其有色物质反应生成无色物质（但不稳定）还原类型：NaHSO3，草酸
一般在中型偏碱的环境中漂白的，不仅效果好，而且可避免酸性介质腐蚀生产设备
木材漂白的影响因素：树种，PH，反应温度，时间，助剂
第四章：木材防腐
1 防腐原则：最简单的方法、设备，最适宜的防腐剂，最佳的效果；
2防腐机理及方法：消除微生物的生存必要条件1）断绝氧气—水存法；2）断水源—干燥；3）吞化营养液----化学腐蚀
3木材败坏的方法：机械及力学破坏；化学—电化学降解；火灾；木材的风蚀；生物败坏
4木材腐朽分类：白腐、褐腐、软腐。根瘤由密环菌引起，蓝变的防腐剂：广谱杀菌剂
5与地面接触考木材虑到的因素：广谱杀菌剂；兼有杀虫作用；抗流失、固定性好；木材易发生干裂
6木材防腐剂分类：
油质防腐剂：耐久性好、不易流失、对金属无腐蚀，煤酚油（煤焦油分馏170℃--210℃）蒸出的成分 以及他和煤焦油或石油的混合油
油溶性防腐剂（化学溶剂）：五氯苯酚、环烷酸酮
水溶性防腐剂：铜铬硼（ccb）------广泛使用；复合型：铜铬砷（cca）氟基砷酚（fcap）；有机锡：毒性强极易被木材吸收，不易流失，对金属无腐蚀
7防腐处理工艺：预处理和药剂处理
8防腐采用的方法：满细胞法：先抽真空，保持

一段时间，后升压保持一段时间使药剂浸
9木材防腐新途径：实际出发断绝穆腐菌生长所必要的条件：硫胺素，含氮化合物，酸碱
第五章：虫害与防治
1白蚁喜食马尾松
2木材的密度硬度越大，其抗蚁性能愈好
3白蚁治理：家白蚁：最广的粉剂毒杀法；
散白蚁：采用液剂喷雾；
堆砂白蚁：熏蒸法（CH3Br）
第六章：木材阻燃
1木材燃烧的五个过程：升温，热分解，着火，燃烧，蔓延
木材在外部热源作用下，温度逐渐升高
达到热分解的温度时产生诸如CO CH4 乙烷等可燃性气体
他们通过木材内部空隙逸出或有自身产生的压力挤出，在木材表面形成一层可燃性气体层，在足够的氧气的和温度下被点燃 燃烧
木材热分解中形成的焦油（在高温下变成大量的可燃性气体）可燃性气体燃烧引起木材表面的燃烧
这种热传导给相邻的部位，重新开始上述四个过程，造成燃烧的蔓延
2维持燃烧满足的条件：可燃物 热 氧气及燃烧的连锁反应四个条件
3木材燃烧产生的气体：
不然：水蒸气，二氧化碳
可燃：CO H2 乙醛 酮 焦油热解物
4木炭------木材热解后的主要固体物质
5大断面和高含水率的木材耐火性好的原因：高比热材料到着火点需要热量多，多孔性热传导率低，表面易行成炭化层，阻止供氧
6木材阻燃机理：化学方法：在木材中注入具有阻燃作用的化学药剂
7阻燃剂分为：与木材不发生结合的添加剂和阻燃剂，与木材形成化学键的反应阻燃剂
8无机阻燃剂：磷及其化合物
阻燃过程：降低热分解温度，增加碳的生成，减少可燃性气体的产生，降低热的释放
n（NH4）2HPO4---------（HPO3）n + 2NH3 + nH2O
（HPO3）n是聚磷酸他可以将其他物质质子化，对木材有较强的脱水作用（H和O）
他们对于具有羟基的木材 纤维素高等分子材料具有较高的阻燃性；在864°C下仍能保持液态，保持强酸特性和高反应性
9磷类化合物与其他具有阻燃作用的化合物，可提高阻燃效果
10卤化物最大的弱点：具有吸湿和潮解性
11硼及其化合物：八硼酸钠 速溶防霉，具有长期防蛀和防腐效果
12有机阻燃：UDFP氨基树脂阻燃剂：
阻燃效果好，抗流失，耐腐蚀，可用于制作阻燃刨花板，胶合板，纤维板等其他木制品
13无机阻燃剂的特点：水溶性，易注入木材，成本低，一般毒性低，易流失，吸湿 解析
14锥形热量仪
第九章：木材的强化
1木材压密：将木材表层部分浸入水中，是浸入一定量的水分，再用微波加热之后再热压，则含水部分因软化被压缩，未进入水里的部分仍维持原状
2木材塑合：是能同时提高木材强度和体积稳定性的有力手段；WPC：用含一个或多个不饱和双键烯类

单体浸渍木材，再用电子束钴CO60照射、使有机单体与木材组分产生接枝共聚或均聚物、聚合物充填在木材中的复合材料
3 单体：双键 不饱和双键的烯类化合物 直链 易注入
4引发剂：引发键式反应并加速聚合作用；膨胀剂：防止收缩；
5缓缩剂：防止单体过早的聚合
6聚合处理的方法：高能射线、触媒法 触媒法：投资少、设备简单（克服辐射法缺点） 第十章：木材与保护剂作用机理
1机理：木材保护剂与木材基质进行物理和化学反应，作用的结果不同，所获得抗流失能力也不同
2防腐剂分布的影响因素：木材特性、处理过程及处理液的特点
3当木材中的碳水化合物和氮的含量增加时，细菌抗毒能力提高。木质素在细胞壁中的含量、种类、位置，影响防腐剂在细胞壁中的分布，木质素在细胞壁中含量高的防腐效果好
4作用过程：无机盐---水溶性---非溶性-----不溶化合物（与木材结合形成化学键固定）
5 eg：将铜氨溶液与木质素模型化合物香草醛反应形成了一种稳定的不溶于水的铜的络合物，经X射线分析：结晶测定证实 Cu---N（酚氧原子）与Cu---N（氨氮）围绕铜核中心形成正方形平面，扭曲的八面构型被Cu----O（甲氧基的氧）完成
6 CuSO4被各种木材组分物理吸附，铜的主要部分（83%---90%）与木材的木质素结合
7有机防腐剂与木材的作用：大部分有机防腐剂化学性质比较稳定，反应能力弱于无机防腐剂，其中以氢键、范德华力为主要的力
8目前国外使用的木材防腐剂ACQ、（DDAC的铜氨溶液），具有优良的防腐抗流失能力，DDAC具有离子交换能力


9环烷酸銅处理液各组分间的作用：氢氧化铜难溶于水，在渗透剂乙醇胺作用下，铜离子首先与乙醇胺中的氧原子形成配位络合物，使氢氧化铜溶于水，同时乙醇胺中的胺基与环烷酸产生离子交换，形成环烷酸铵盐，形成的环烷酸铵盐羧基可产生电子现象，从而使铜离子再与两个环烷酸分子形成六配位体的络合物。木材中羟基也与乙醇胺中的羟基形成氢键，络合成与氢键作用使环烷酸铜固定于木材。
10红外线光谱的基本原理：分子的总能量：电子运动状态能量，分子中原子之间的振动能量和分子围绕其中心的转动能量E=Ee+Ev=Ej 化学键对应吸收光谱；吸收峰