应力木碳化过程中细胞壁结构与化学组成的研究文献综述

 2022-07-14 05:07

本科毕业论文文献综述

应力木碳化过程中细胞壁结构与化学组成的研究

摘要:应力木作为一种木材天然缺陷已成为国内外研究热点,研究应力木碳化过程中细胞壁结构与化学成分,可以为应力木的碳材料的制备提供理论参考。该研究以樟子松和落叶松的应压木和对应木为原料,通过显微观察及红外光谱、X-射线衍射光谱分析落叶松和樟子松的应压木和对应木在220℃、375℃、600℃、900℃碳化后的细胞壁结构变化规律和化学成分对温度的响应机制并比较研究,利用其特性制备成碳材料,探索应力木有效利用的新途径。

关键词:应力木;碳化;细胞壁结构;化学组成

1 前言

樟子松( Pinus sylvestris var. mongolica Litv. )产于中国黑龙江大兴安岭海拔400-900米山地及海拉尔以西、以南一带砂丘地区。林木生长较快,材质好,适应性强,可作东北大兴安岭山区及西部砂丘地区的造林树种和庭园观赏及绿化树种。落叶松(Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen.)是中国大兴安岭针叶林的主要树种,木材蓄积丰富,也是该地区今后荒山造林和森林更新的主要树种。纹理直,结构细密,比重0.32-0.52,有树脂,耐久用,可供房屋建筑、土木工程、电杆、舟车、细木加工及木纤维工业原料等用材。

应力木(reaction wood)是指树木中具有使在外力作用下倾斜的树干或树枝保持笔直、或使树枝恢复到正常位置这种生长应力的部位称为应力木。针叶树中应力木通常发 生于弯曲或倾斜茎干的下侧,被称为应压木,而该 部位的上侧被称为对应木。应拉木晚材管胞的横截面趋于圆形,相邻的3-4个管胞之间存在细胞间隙,应压木的管胞细胞壁的微纤丝角比正常材的大,次生壁中层(S2)的纤维角比正常材大45°甚至50°。应压木中的木质素含量平均比正常材高9%,纤维素含量降低10%,半纤维素含量增加7.8%。

碳化(carbonization)是指固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。木材在高温碳化过程中,只与水蒸汽和热空气接触,不添加任何化学试剂,可以使木材保持其天然本质。木材内部的亲水因子被重组,降低了木材的吸湿性平衡点,不容易受周围环境的影响,木材内部的绝大部分菌类和全部的虫类在高温空气中被杀死,同时木材在高温状态下,其内部的营养成分发生了复杂而且剧烈的化学变化,被降解或重组,可使幸存的菌类因失去维持生命的营养而死掉。而且木材经过碳化处理后,具备了碳的一些特殊功能,可吸收空气中的杂质,拥有过滤空气改善人们呼吸环境的作用。因此利用应力木特有的性质将其制备成碳材料,使其变废为宝具有重要的实践意义。

2 国内外研究进展

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