抽提处理对泡桐木材声学振动性能的影响

【目的】探究抽提处理对乐器用泡桐木材声学振动性能的影响,为木材声学品质改良提供理论依据,促进我国乐器产品声学品质提高,缓解乐器共鸣板用优质木材资源日益匮乏的局面。【方法】采用苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇4种溶剂对泡桐木材进行15天的抽提处理,基于两端自由的弯曲振动方法,测定并分析抽提处理对木材弹性模量E、剪切模量G、比动弹性模量E/ρ、对数衰减系数σ、声阻抗ω、声辐射品质常数R、E/G、传声速度υ、传输参数υ/σ、声转换效率υ/(σ·ρ)等声学振动性能参数的影响规律,并通过微观结构观察、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)的变化,分析抽提处理对木材声学振动性能的影响机理。【结果】经去离子水、二氯甲烷、苯甲醇和无水乙醇抽提处理后,泡桐木材声学振动性能参数均发生变化。比动弹性模量E/ρ、声辐射品质常数R和传声速度υ平均增加7.67%、11.36%和3.75%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为13.99%和17.28%和6.77%;声阻抗ω和对数衰减系数σ平均降低3.23%和19.42%,经去离子水抽提处理后其下降程度最大,降幅分别为-5.03%和-23.45%。从能量利用率来看,声转换效率υ/(σ·ρ)和传输参数υ/σ平均提高38.89%和29.21%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为47.66%和35.10%。抽提处理后泡桐木材红外光谱曲线未发生明显变化,仅羟基和半纤维素的吸收峰强度细微减弱。从木材微观结构看出,抽提处理后导管和纹孔更加清晰,并保留木材多孔性能。XRD分析表明,抽提处理未改变衍射峰位置,仅影响衍射峰强度,苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇抽提处理后泡桐木材相对结晶度分别增加4.73%、10.25%、3.56%和7.66%,其中经二氯甲烷抽提处理的变化率最大,增大比率为17.42%。【结论】抽提处理可改善泡桐木材声学振动性能,但不同溶剂抽提处理的改善效果不同,总体来说,二氯甲烷、苯甲醇抽提处理的改善效果更优;不同溶剂对木材不同声学振动性能的改善效果也不尽相同,今后可考虑采取多种溶剂抽提结合的方式全面提升木材声学振动性能。

抽提预处理对薄木染色性能的影响

木材染色前采用溶剂抽提可溶出木材内可溶性物质,提高染液渗透性,但同时造成木材皱缩现象及色差变化等。本文以水、NaOH、乙醇处理奥克榄、单瓣豆、椴木,分析抽提剂种类、浓度、温度、处理时间等对抽出物、木材皱缩及色差的影响,结果表明:1)抽提剂对薄木抽提影响效果为:高浓度NaOH>低浓度NaOH>高浓度乙醇>低浓度乙醇>水;2)不同预处理方式对薄木皱缩值影响:高浓度NaOH>低浓度NaOH>乙醇>水;3)处理时间对色差影响较小,浓度影响较大;高温水、醇以及合适温度的碱处理可得到较好的抽提效果,同时避免薄木结构破坏。

抽提预处理沙柳的热解失重特性、动力学及产物组分

为了控制和改善沙柳原料热解产物品质,对比了热水、1%Na OH和苯-乙醇(苯醇)抽提3种预处理方法,利用热重红外分析法(TG-FT-IR)和热解气质联用(Py-GC/MS)研究了预处理对沙柳热解失重特性及产物生成规律的影响。结果表明:热水和苯醇抽提预处理降低了残炭率,促进了挥发性产物的生成,而1%Na OH抽提预处理增加了残炭率;Coats-Redfern动力学分析发现,抽提预处理沙柳低温段与一级动力学拟合较好,高温段与二级动力学拟合较好,抽提预处理降低了沙柳热解活化能,有利于沙柳热解反应的进行;经过1%Na OH抽提预处理沙柳生成了较多的酚和酮类组分,经过热水抽提预处理沙柳的醛类、酚类、酸类等物质GC含量减少而酯类、醚类GC含量增加,苯醇抽提预处理沙柳各组分GC含量变化不大。

抽提预处理对木材的热重分析研究

为探究不同抽提方式对木材热解特性的影响,以云南松(边材和心材)为原材料,通过热水、丙酮、苯醇以及NaOH溶液抽提预处理,利用热重分析方法研究了不同预处理方式对木材热解失重特性的影响。结果表明:云南松心材与边材热解特性是不一致的;经NaOH溶液处理云南松及西南桦样品热解失重率较对照材较低了13%左右,可见经过低浓度NaOH溶液处理后木材增加了木材的残碳率,低浓度NaOH溶液处理使得木材生成一定量的酚类和酮类组分;经有机溶剂及热水处理虽加快了热解反应的进行,但对热解失重率影响不大。

酚醛树脂对人工林杉木木材的浸注性及其改善的研究

研究了低分子量酚醛树脂对杉木木材的浸注性及树脂在木材内的分布状态 ,并对苯醇抽提前处理法、常压浸渍和真空浸注的效果进行了评价。无论抽提处理与否 ,常压浸渍的树脂水溶液充填率为理论最大浸注量的 1 0 %左右 ,而真空浸注可达到 90 %以上 ,真空浸注效果明显 ;无论是常压浸渍还是真空浸注 ,抽提处理后树脂的浸注性有很大改善 ,但常压浸渍的效果不是非常明显。软X射线解析样品纵向树脂分布状态结果表明 :无论是否经过抽提处理 ,在常压浸渍的情况下 ,树脂主要分布在样品的端部 ,而经过真空浸注处理 ,树脂注入的深度增加 ,尤其经过抽提处理后树脂可达到样品中心。由此可见 ,抽提处理和真空浸注并用 ,使树脂的分布状态有很大改善。另外 ,抽提处理后样品之间树脂分布的差异也趋于减小 ,即树脂在样品间的分布状态也有改善。用实体显微镜观察树脂在木材细胞腔内的充填状况结果表明 :沿着样品纵向从端部到中心树脂充填率呈下降趋势 ,而且抽提处理的充填率比未抽提处理的高。

思茅松3种密实化改性材物理性质比较

密实化是提升低密度人工林材品质、拓展其用途的重要途径之一。以思茅松为研究对象,在考察水抽提处理对其可浸渍性影响的基础上,分析比较了糠醇化、机械压缩以及两者联合等3种密实化改性方式对其剖面密度、吸湿性、24 h吸水性和吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:1)水抽提处理有助于提高思茅松材的可浸渍性,质量增加率可以提高11.35%,而且剖面密度分布存在显著差异;2)浸渍可均匀提高木材厚度上的密度,机械压缩促使思茅松材形成了内高外低的密度分布,联合改性材剖面密度的分布特征类似于压缩密实化材,但内外层间的过渡更为平缓;3)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水性和吸湿性,机械压缩对木材吸湿性的影响不明显,但其吸水率稍高,因糠醇树脂的原因,联合改性材的吸湿吸水性均显著下降;4)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水厚度膨胀率,对压缩密实化材具有较好的定型作用,联合改性材的24 h吸水厚度膨胀率为3.3%,接近于对照材的4.1%,而压缩材为24.7%,糠醇浸渍材只有0.4%。同时,水溶液的酸碱性对木材的吸水行为也有影响。综上,糠醇化与压缩密实化的联合改性非常有潜力用于速生低密度松木材的增值加工,而热水抽提处理可以作为提高松木糠醇浸渍的预处理手段。