木材改性综述

木材改性的发展历史及现状

摘要：本文对国内外木材工业现状存在的问题以及入世后木材工业要面临的形势等进行了分析。同时也对木材改性的背景、方法及意义进行了阐述，重点介绍了热改性、乙酰化、糠基化改性以及压密化和热处理组合改性的基本原理和工艺及其对木材改性的影响；分析了这些改性方法的应用现状及工业化应用前景，并提出提高木材利用率，更新产品结构，发展生产技术，技术与环境相协调等发展方向及其今后需要着重研究的关键问题。

关键词：木材改性技术现状发展方向

The development history and Present situation of Wood

Modification

Abstract:In this paper, the present situation of domestic and international wood

industry and wood industry after wto accession to the situation facing the etc are analyzed.Also wood modification on the background, methods and significance are expounded, mainly introduces the thermal modification, acetylation, furfuryl modification and pressure and heat treatment and the basic principle of combination of modified process and its impact on the modification of wood; Analyzes the present situation of the application of the modification methods and application prospect of industrialization,And put forward for improving the utilization ratio of timber, update the product structure, the development of production technology, technology in harmony with the environment, such as the development direction and the need to

focus on the key issues in the future.

Key words：wood modification technology Present situation Development direction

1 引言

我国是世界上木材及木制品的主要消费大国,但又是人均占有木材资源最少的国家之一。随着我国国民经济的快速稳定发展,人民生活水平的不断提高,我国的木材供需矛盾亦进一步加剧。同时随着人民生活水平的提高,对木材质量的要求也在逐步提高。木材是天然的材料,有很多优点,但也存在许多缺点,为使木材更符合客观利用的需要,必须对木材加以改良。木材改性是木材科学新发展的分支,其目的就是通过一系列物理、化学处理,使木材的优点得到进一步加强,从而使木材缺点得到不同程度的改进。所以一些材质较差的人工林木材的改性也成为迫切需要解决的重点课题。

木材改性研究始于20世纪30年代是通过化学生物或物理介质作用于木材增强其尺寸稳定耐久防腐等性能[1]，可分为主动改性（改变材料化学性质）和被动改性（未改变材料化学性质）及组合改性。通过一系列改性技术,对木材进行物理、化学处理,可以改善和克服人工林木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、易变色、易燃、不耐腐、不耐磨等缺陷,同时赋予木材某些特殊的功能,使低档木材高档化,有效地利用木材,延长木材的使用寿命。这对我国建设资源节约型社会和保护环境具有重要的战略意义。

2木材改性的现状

木材改性技术包括:木材塑合、木材浸渍、木材乙酰化、木材热处理、木材压缩和弯曲、木材漂白和染色以及其他改性技术。

2.1木材塑合(软化)

塑合木出自于20世纪60年代初,此后许多国家纷纷开展研究。我国在1965年就开始对塑合木进行研究,先后进行了热引发法和线辐射法制备塑合木的研究。70年代初,塑合木产品被推向市场而加以应用。儿一些工业发达的国家,已将塑合木应用到汽车、兵器、体育器材、建筑、家具等行业。而我国仅有上海艺术雕刻四厂、北京民族乐器厂早期进行过塑合木的小批量商品生产,但到目前为止,塑合木还未真正在我国市场上得到应用。

木材塑合是指向木材中注入不饱和烯烃类单体或低聚物、预聚体后,利用射线照射或自由基引发剂—热引发手段提供能量,使其在木材内聚合固化的技术。制得的材料称为塑合木[2],不仅保留了木材天然的优良性能,而且可改善材质缺陷,其尺寸稳定、硬度、耐磨、耐腐蚀、耐虫蚁等性能都大幅提高,有些能够达到甚至超过天然珍贵木材。此外,还可以进行着色处理和赋予阻燃功能。塑合木可以用于生产地板、家具、运动器材、工艺品、乐器等产品。

木材塑合工艺分为浸注和固化2个阶段[3]。浸注阶段一般采用真空加压处理,浸注液通常选用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈等乙烯类单体,以及不饱和聚酯、丙烯类低聚体。固化阶段可采用加热或射线照射聚合固化。采用加热聚合固化时,应按一定比例加

入适当的引发剂;采用射线照射聚合固化时,辐照剂量和时间应随处理样品的树种、尺寸和形状,以及单体、剂量率而变化。为了使木材易于加工,需要对木材进行可塑化处理，既软化处理。木材的软化处理方法可分为水热处理法和药物处理法两类:水热处理法包括蒸煮法和微波法,蒸煮法即热水浸渍或用高温水蒸汽处理而使木材软化;微波法即采用高频波或微波加热软化木材,微波加热软化木材能在很短的时间内弯曲成不同曲率半径的形态。药物处理法有碱处理和氨处理等方法

2.2木材浸渍

早在20世纪40年代,美国林产品研究所就研究了使用低分子量酚醛树脂浸渍单板、生产浸渍木的技术,但浸渍木真正形成商品是在1987年。目前,世界生产浸渍木的公司主要有:美国Fibron和C-K Composites、英国Permali和巴基斯坦Dymonwood公司[4]等。我国浸渍木的技术开发仅停留在研究阶段,主要集中在使用低分子量的酚醛树脂[5-7]浸渍杨木、杉木等速生材和低档木材,也有研究使用改性脲醛树脂改性木材[8]。

木材浸渍是指将木材浸泡在水溶性低分子量树脂溶液中,树脂通过扩散进入木材细胞壁,而使木材增容,然后经干燥除去水分,最后加热使树脂固化的木材改性技术。利用此法多木材改性处理其硬度增加50%~90%,强度增加20%~120%,并保持了木材的天然纹理[9]。浸渍木主要用于制作刀、枪的手柄和笔托,以及对强度、耐磨性、耐化学腐蚀等性能要求较高的领域。

木材浸渍工艺也分为浸注和干燥固化2个阶段:浸注阶段一般采用真空加压处理,浸注液通常选用酚醛树脂、脲醛树脂、糠醇树脂、间苯二酚树脂等;干燥固化阶段一般采用加热固化的方式。

2.3木材乙酰化

20世纪20年代末就有了木粉和锯屑被乙酰化的报道,而实木乙酰化的研究始于40年代。随后,美国、日本等相继开始了木材乙酰化的技术研究及应用研究。目前乙酰化木材已经实现了商品化。由于乙酰化木材成本较高,主要用于制作高附加值产品。乙酰化实木的首推应用领域为室外平台(甲板),乙酰化纤维则可用于制造锥形挤压成型聚丙烯热塑复合材料。

木材乙酰化是采用乙酰剂处理木材,以提高木材尺寸稳定性的技术。乙酰化木材具有密度均匀、表面平整、尺寸稳定性高、耐腐性强、热延展性低、不增加毒性、木材本身强度不降低等优点[10]。

木材乙酰化处理一般分为液相法、气相法和综合法。传统的木材乙酰化处理药剂分为乙