柠檬酸预处理杉木压缩变形固定及性能

【目的】为提高速度材杉木利用价值,探究柠檬酸预处理和热压缩处理对杉木压缩变形的影响,从而改善其密度低、尺寸稳定性差和力学性能不佳等缺点。【方法】采用柠檬酸预处理和热压缩,通过调控柠檬酸质量分数和热压温度制备杉木压缩材,并测定压缩材的吸水回复率和吸湿回复率。采用应力松弛测试和傅里叶红外光谱探究柠檬酸预处理杉木压缩材的变形固定机理,并表征杉木压缩材的物理力学性能。【结果】柠檬酸预处理杉木压缩材吸水回复率随着柠檬酸溶液质量分数的增加先减小后略微增加,随着热压温度的升高而降低,且吸水和吸湿回复率最低分别为10.78%和1.38%。柠檬酸预处理过程杉木细胞壁组分产生微量降解,切断杉木细胞壁组分之间少部分连接而释放压缩过程产生的内应力。此外,柠檬酸可能与杉木中的少部分游离羟基酯化反应形成交联网络。在热压过程中,填充在木材细胞壁间隙中的柠檬酸酯化生成的聚合物在高温下发生软化并流动,促进了木材内应力的释放,最终固定杉木压缩材形变。杉木压缩材的密度随压缩率的增大而增大,并在压缩率为50%时达到最大值0.717 g/cm^(3),相较于未处理材密度提高了94.8%,同时其抗弯强度提高了70.6%,抗弯弹性模量提高了278.2%,硬度整体提高了52.5%。【结论】柠檬酸预处理能够较好地实现杉木压缩材的变形固定,杉木压缩材的物理力学性能得到显著提升,本研究结果可为速生材杉木高值化利用提供理论支撑与技术参考。