轻质木材的膨化研究

论文摘要

气凝胶是一种优良的绝缘材料,但高度的松脆性和易碎性限制了其使用范围。木材是一种多孔性的绝缘材料。增大木材细胞壁孔隙率,可以在增大木材绝缘性的同时并在一定程度上保持其机械强度。本研究的目的包括:(1)研究轻木、八宝树、吴茱萸、山黄麻、木棉和刺桐的解剖学构造和基本物理性质;(2)处理山黄麻木材试样,使其木材细胞壁膨化;(3)用超临界CO2流体干燥膨化后的木材试样,来保持已在木材细胞壁中形成的孔隙结构。本论文介绍了6种选定木材的基本物理性质,如密度、孔隙率、细胞壁厚度、细胞腔径,以及解剖特性。在膨化试验中,首先分别用5%、10%、15%的硝酸溶液在40 oC、70 oC、100 oC和20min、40min、60min的水平下,采用正交实验处理山黄麻木材试样,然后分别用尿素饱和溶液和氯化锌饱和溶液浸泡膨化处理。试验结果表明:采用10%的硝酸溶液在100oC,20min的条件下处理的山黄麻木材试材,尿素饱和溶液和氯化锌饱和溶液对木材细胞壁的润涨率分别可达77.53%和76.14%。超临界CO2流体干燥的最佳工艺条件为60 oC、12Mp、3h,基本可以保持木材尺寸的稳定性。用扫描电镜观察膨化处理过的试样,结果表明,S3层的微纤丝已经被破坏,S2层明显向细胞腔内膨胀。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 文献综述
• 1.1. 气凝胶的性质及应用
• 1.1.1. 气凝胶的概念
• 1.1.2. 气凝胶的热学性质及应用
• 1.1.3. 气凝胶的声学性质及应用
• 1.1.4. 气凝胶的电学性质及应用
• 1.2. 气凝胶型木材理论的提出
• 1.2.1. 木材细胞壁具备凝胶材料的基本条件和特征
• 1.2.2. 木材的智能效应
• 1.3. 研究的主要内容与技术路线
• 1.4. 结论
• 2. 气凝胶型木材的制备构想
• 2.1. 木材细胞壁的结构
• 2.1.1. 木材细胞壁的化学组成
• 2.1.2. 基本纤丝、纤丝和微纤丝
• 2.1.3. 木材细胞壁的壁层结构
• 2.2. 气凝胶型木材的制备构想
• 3 层的破坏'>2.2.1.木材细胞壁 S₃层的破坏
• 2.2.2. 木材细胞壁的膨化
• 2.2.3. 气凝胶型木材的干燥
• 2.3 结论
• 3. 基材的基本解剖构造
• 3.1. 实验材料和方法
• 3.1.1. 实验材料及仪器
• 3.1.2. 实验方法
• 3.2. 六种轻质木材的解剖构造及识别利用
• 3.2.1. 轻木
• 3.2.2. 八宝树
• 3.2.3. 山黄麻
• 3.2.4. 吴茱萸
• 3.2.5. 刺桐
• 3.2.6. 木棉
• 3.3. 6种轻质木材各项基本解剖参数
• 3.4. 结论
• 4. 基材的基本物理性质
• 4.1. 实验材料和方法
• 4.1.1. 试样采集
• 4.1.2. 试样的制备和测试方法
• 4.2. 试验结果
• 4.3. 结论
• 5. 轻质木材的膨化研究
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1. 试验材料
• 5.1.2. 试验设备
• 5.1.3. 试验方法
• 5.2. 结果与分析
• 5.3. 结论
• 6. 超临界干燥工艺条件的选择
• 6.1. 材料和方法
• 6.1.1. 实验材料与设备
• 6.1.2. 实验原理
• 6.1.3. 实验方法
• 6.2. 结果与讨论
• 6.3. 结论
• 7. 气凝胶型木材的微观构造
• 7.1. 气凝胶的性质及构造
• 7.1.1. 有机气凝胶的性质及构造
• 7.1.2. 无机气凝胶的性质及构造
• 7.2. 基材的构造
• 7.3. 气凝胶型木材的微观构造
• 7.4. 结论
• 8. 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录