响应面法优化木材冻融循环预处理工艺

为提高染液在木材中的渗透性,采用冻融循环法对人工林杉木木材进行预处理,运用响应面法优化预处理工艺条件,通过场发射扫描电镜(FESEM)和压汞法(MIP)分析预处理后木材微观结构的变化。结果表明,冻融循环预处理能明显提高木材的染透率和上染率,且随浸水时间延长、冷冻时间延长、解冻时间增加和循环次数增加呈先增大后降低的趋势,该处理的最优条件是浸水时间24 h、冷冻时间16 h 20 min、解冻时间6 h 41 min、循环2次,此条件下处理材的染透率和上染率分别为54.10%和8.44%,与理论预测值相近;处理后木材细胞的部分纹孔膜破裂或脱落,射线薄壁细胞与轴向管胞的胞间层有裂纹,汞压入总体积和孔隙率增大,表明处理后木材的渗透通道增加,有利于染液在木材中的渗透。

响应面法优化木材NaOH-冻融循环预处理条件

对人工林杉木木材进行NaOH-冻融循环预处理,以处理后木材的上染率、纵向和横向染透率作为预处理效果的评价指标,利用模糊综合评判模型对各指标进行综合评判,并以综合评判值为响应值,运用响应面法探讨NaOH质量分数、抽提时间、冷冻时间和循环次数对响应值的影响,优化NaOH-冻融循环预处理条件,通过扫描电镜和压汞法分析预处理后木材微观结构和孔隙的变化。结果表明,随NaOH质量分数增大、抽提时间延长、冷冻时间和循环次数增加,综合评判值均先增大后减小,各因素对综合评判值的影响顺序为NaOH质量分数>冷冻时间>抽提时间>循环次数;优化的预处理条件是NaOH质量分数0.42%、抽提时间24.25 h、冷冻时间18.67 h、循环2次,此条件下处理材的综合评判值为0.956,与理论预测值的相对误差为2.60%,差异较小;NaOH抽提再冻融循环处理后,封闭的纹孔被打开,部分纹孔膜破裂以及射线薄壁细胞与轴向管胞层间有裂隙,使大孔孔径和总孔体积均进一步增大,比表面积增加,染液在木材内的渗透特别是横向渗透显著增大。