摘要
我国优质木材资源匮乏，但速生人工林木材资源丰富，如何实现速生人工林木材的高品质利用是我们必须面临和解决的重大课题。木材树脂浸渍改性是改善木材密度和硬度、提高木材尺寸稳定性和品质，实现速生人工林木材高值化利用的重要技术途经。然而，树脂浸渍改材长期存在干燥周期长、干燥效率低、干燥过程中树脂固化特性不清等问题，极大限制树脂浸渍改性技术的推广与应用。为此，本文以速生杨木为研究对象，采用低分子量MUF树脂对其进行改性处理，研究了MUF树脂溶液及浸渍材中树脂溶液的固化规律，探明了树脂固化对浸渍材干燥过程中水分迁移特性及力学性能的影响规律，最终揭示干燥过程浸渍材中的树脂固化特性与机制。研究成果可为树脂浸渍材干燥技术研发以及速生材浸渍改性技术的推广与应用提供科学依据。本文主要研究结论如下: 1.探明了低分子量MUF树脂固化动力学特性。随着浓度的增加，树脂越容易发生固化，木材对树脂固化存在一定的阻碍作用。当树脂浓度从20％升高到50％时，MUF树脂最佳固化温度由93.99℃降低到79.71℃，其相应的固化反应表观活化能由92.94kJ/mol降低到50.68kJ/mol，浓度对树脂最佳固化温度与表观活化能的影响显著;相比树脂溶液，浸渍材中树脂的最佳固化温度分别提高了10.01、7.34、5.88、4.57℃，固化反应表观活化能分别提高了24.64、9.55、15.4l、13.7kJ/mol。 2.揭示了MUF树脂浸渍材干燥过程中的水分迁移特性。浸渍材干燥速率明显低于未浸渍材，随着树脂浓度增加，浸渍材干燥速率呈现显著降低趋势。与生材和浸水材相比，树脂浸渍材干燥速率分别降低了5％-％、9％-14％;当树脂浓度从20％增加至50％时，浸渍材干燥速率从6.83％/h降低至2.78％/h，降幅近60％。随着树脂浓度的增加，干燥过程中浸渍材内部的含水率梯度呈现降低趋势。 3.探明了干燥过程浸渍材宏观力学强度的变化规律。生材与浸水材含水率在纤维饱和点(FSP)以上时，其弹性模量(MOE)与抗弯强度(MOR)随含水率变化不明显，含水率在FSP以下时，其MOE与MOR均随含水率降低呈线性增加趋势。整个干燥过程中，随着含水率减少和树脂逐步固化，浸渍材MOE与MOR呈线性增加趋势，且树脂浓度越大，浸渍材力学强度增加速度越快。 4.揭示了干燥过程浸渍材微观力学强度的变化规律。相比对照组，干燥过程中，浸渍材中树脂逐步固化，横向弛豫时间T21和弛豫峰面积A1分别呈现持续降低与持续增加趋势;干燥浸渍材T21降低了3％左右、Al增加70％左右。树脂浓度越大，干燥过程中浸渍材的T21减少越快、A1大越快。
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