陳 成，程瑞香

(東北林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150040)

近年來(lái)我國(guó)主要木制品的產(chǎn)量和貿(mào)易量大幅增長(zhǎng)，就人造板行業(yè)而言，2012年我國(guó)產(chǎn)量達(dá)到22 335.79萬(wàn)m3，我國(guó)優(yōu)質(zhì)林木資源日趨減少而人工林的面積日益擴(kuò)大，人工林面積達(dá)6 168.84萬(wàn)m3，人工林蓄積量達(dá)196 052.28萬(wàn)m3[1]。楊樹作為我國(guó)重要的速生人工林樹種，被逐漸廣泛應(yīng)用于木材工業(yè)。但是，楊木天然的材質(zhì)限制了它的使用范圍，較難應(yīng)用于高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)?？茖W(xué)研究表明：楊木等速生材固碳能力高，是普通實(shí)木地板木材的 7～8倍，是減碳的主力軍[2]。在追求自然低碳環(huán)保的今天，迫切需要充分利用楊木資源。本文總結(jié)闡述了近年來(lái)我國(guó)楊木改性的研究進(jìn)展。楊木改性涉及的方法很多，可分為兩大類：一類是浸漬改性，包括用有機(jī)/無(wú)機(jī)化學(xué)物質(zhì)等浸漬處理。一類是非浸漬改性，包括與其它物質(zhì)復(fù)合、熱壓、高溫、汽蒸處理等。下面就這幾方面分別闡述。

1 浸漬改性

1.1 有機(jī)物浸漬改性

在木材改性物質(zhì)中對(duì)有機(jī)物的探索較多，如酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等。高喜桃[3]用酚醛樹脂浸漬處理后的楊木制備單板層積材，完全可以達(dá)到結(jié)構(gòu)單板層積材El標(biāo)準(zhǔn)。孫振鳶等人[4]發(fā)現(xiàn)改性三聚氰胺樹脂特別適用于速生林樹種的改性處理。王相君等人[5]采用馬來(lái)酸酐、月桂酸、硬脂酸和兩步法等對(duì)楊木邊材進(jìn)行處理，楊木吸水增重率與吸水膨脹率均明顯下降。張佳彬等人[6]采用不同濃度的異氰酸酯-丙酮溶液對(duì)楊木進(jìn)行浸漬處理，改性后楊木的表面密度和硬度得以提高。為了進(jìn)一步改善楊木，將多種有機(jī)物聯(lián)合浸漬的思路逐漸應(yīng)用到楊木的改性研究中來(lái)。岳孔等人[7]發(fā)現(xiàn)用低分子酚醛樹脂、脲醛樹脂預(yù)聚液和氨溶季胺銅防腐液浸漬改性后的楊木耐腐級(jí)別達(dá)到了強(qiáng)耐腐級(jí)。榮磊等人[8]在氨水的作用下，楊木經(jīng)苯酚、甲醛低聚物浸漬后，尺寸穩(wěn)定性與力學(xué)性能有了很大改善。馬立軍等人[9]用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯混合液浸漬楊木單板，楊木單板在材性方面取得較大的改善。譚惠芬等人[10]用脲醛樹脂，丙烯酸酯乳液，硅溶膠浸漬改性楊木，增強(qiáng)了木材的熱穩(wěn)定性與力學(xué)性能。王逢瑚等[11]選取苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂和醋酸乙烯脂改性楊木制備楊木單板強(qiáng)化材。有機(jī)改性物質(zhì)處理木材的效果較好，在我國(guó)的研究較早，但是存在諸如甲醛釋放污染環(huán)境問題。

1.2 無(wú)機(jī)物浸漬改性

無(wú)機(jī)物浸漬改性處理對(duì)木材改性有顯著地作用，有些甚至被用于工業(yè)生產(chǎn)。龔明星等人[12]系統(tǒng)研究了木材的無(wú)機(jī)改性方法。邱玉玲等人[13]研究表明氯化稀土溶液改性后的楊木的硬度與耐腐性指標(biāo)均有所提高。周群[14]先后用氯化鈣和碳酸鈉等溶液對(duì)楊木進(jìn)行處理改性后的試件靜曲強(qiáng)度，彈性模量增，順紋壓力，順紋抗壓強(qiáng)度，硬度都有增強(qiáng)。此外，廖恒發(fā)現(xiàn)用硅酸鹽改性后的速生大青楊楊木有較好的力學(xué)、阻燃和抑煙性能。姜維娜等人發(fā)現(xiàn)使用硅膠溶液改性楊木纖維制得的纖維板的尺寸穩(wěn)定性得到一定程度的提高。盡管無(wú)機(jī)物浸漬改性楊木的研究報(bào)道不多，由于其無(wú)甲醛、低污染成為木材改性研究的熱點(diǎn)。

2 非浸漬改性

非浸漬改性是木材改性的另外一大的研究方向，通過(guò)這類方法改性木材能最大程度的保留木材的生物學(xué)特性，制得的產(chǎn)品更加環(huán)保低碳，在科研和生產(chǎn)中得到廣泛認(rèn)可，目前研究方向包括如下幾類。

2.1 與其它材料復(fù)合改性

使木材和其它材料復(fù)合，賦予木材某些新的性能或改良木材的某些缺點(diǎn)，在木材改性中的研究越來(lái)越廣泛。黃靜[15]利用楊木枝椏材等粉末為基材，制備楊木/紫銅粉末新型木基復(fù)合材料。張道海[16]用脲醛樹脂制備木塑復(fù)合材。付世萃等[17]人認(rèn)為提高接枝共聚率，添加極性單體，改善單體與木材的親和力將是未來(lái)速生楊木強(qiáng)化復(fù)合的發(fā)展趨勢(shì)。朱一辛等人[18]研究了竹材與楊木制成木竹復(fù)合單板層積材性能的變化。劉煥榮[19]以毛竹和人工林楊木為原料，開發(fā)了竹木復(fù)合強(qiáng)化單板層積材。馬紅霞[20]研究了以漂白毛竹、碳化毛竹和楊木單板為原料制得的復(fù)合材料。楊麗森等人[21]在藤芯重組材料中引入楊木單板，研究了2種藤/木復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)。姚曉林等[22-23]人用金屬鎳、銅改性速生木材，制備了復(fù)合材料。由木材為基礎(chǔ)的強(qiáng)化復(fù)合材料，很好的改善了木材性能。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，以楊木等速生木材為基礎(chǔ)的低碳綠色環(huán)保復(fù)合新型材料將會(huì)成為楊木改性的重要方向。

2.2 壓密改性

木材的密度直接影響木材的性質(zhì)，二者幾乎為正相關(guān)關(guān)系，通過(guò)改變楊木密度來(lái)獲得好的改性效果也成為一個(gè)很重要的方法。陳琛等人[24]研究了壓縮和熱處理因素對(duì)密實(shí)化楊木單板的密度、尺寸穩(wěn)定性的影響。涂登云等人[25]采用特定的壓縮工藝處理?xiàng)钅局螅軡M足地板的使用要求。賀宏奎等人[26]從毛白楊壓縮預(yù)處理、壓縮時(shí)含水率、壓縮工藝等方面研究了各因素對(duì)楊木壓縮的影響。陳旻等人[27]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)橫紋壓縮處理后楊木板材當(dāng)壓縮率為50%時(shí)的各項(xiàng)物理力學(xué)性能均已超過(guò)柞木。壓縮木材回彈成為壓密處理中亟待解決的問題，此外，隨著壓縮率的增大，同時(shí)破壞的木材細(xì)胞增多，可能會(huì)造成木材結(jié)構(gòu)破壞、力學(xué)性能降低。

2.3 高溫?zé)崽幚砀男?/h3>

高溫?zé)崽幚硎歉纳颇静某叽绶€(wěn)定性和耐久性的另一種重要方法。曹永建等人[28]研究了白毛楊蒸汽介質(zhì)熱處理對(duì)木材性質(zhì)的影響。陳澤君等人[29]發(fā)現(xiàn)高溫?zé)崽幚項(xiàng)钅局刑幚頊囟群吞幚頃r(shí)間對(duì)楊木木材的物理力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性有較大的影響。江京輝等人[30]研究表明高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中，一般溫度應(yīng)不超過(guò)200℃。那斌等人[31]研究了高溫?zé)崽幚韥?lái)提高速生楊木的尺寸穩(wěn)定性。高溫?zé)崽幚碇袩崽幚淼臏囟冗^(guò)高木材中纖維素、半纖維素、木素的熱降解反應(yīng)會(huì)造成木材力學(xué)強(qiáng)度降低。

2.4 其余改性方式

近年來(lái)水熱、汽蒸、熏煙熱處理等改性方式也得到廣泛研究。朱捷等人[32]研究發(fā)現(xiàn)楊木經(jīng)水熱軟化處理后，其表面潤(rùn)濕性能顯著提高。彭毅卿等人[33]對(duì)楊木進(jìn)行汽蒸處理，經(jīng)過(guò)汽蒸處理的楊木尺寸穩(wěn)定性和橫向滲透性均得到了改善。劉麗麗等人[34]介紹了熏煙熱處理技術(shù)在木材改性中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)熏煙熱處理后的楊木旋切單板，其單板的開裂翹曲等缺陷大大減少。苗平等人[35-36]在汽蒸處理的基礎(chǔ)上，用水溶性低分子量酚醛樹脂進(jìn)行涂刷和熱壓處理?xiàng)钅荆幚聿牡奈锢硇阅茱@著提高。這類改性方法為楊木改性提供了新的研究方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

楊木改性使其性能接近或優(yōu)于珍貴優(yōu)質(zhì)木材，緩解珍貴優(yōu)質(zhì)木材緊缺的現(xiàn)狀成為楊木等速生木材應(yīng)用的必需環(huán)節(jié)。雖然楊木浸漬處理改善了楊木材質(zhì)等方面的缺陷，但是由于浸漬處理會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)、甲醛釋放、污染環(huán)境等問題，隨著人們環(huán)保與自我保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，利用天然的或無(wú)毒無(wú)醛改性物質(zhì)改性楊木，開發(fā)環(huán)保型楊木實(shí)木產(chǎn)品將成為以后的研究熱點(diǎn)。已有用淀粉，木聚糖酶，纖維素酶和半纖維素酶，乙酰、聚乙二醇等改性楊木的報(bào)道。其次，單純的非浸漬改性很難到達(dá)理想的改性效果，聯(lián)合改性的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，如壓縮-熱處理聯(lián)合改性、密實(shí)化-炭化處理等改性方式。另外，木材生物質(zhì)復(fù)合材也成為楊木改性的另一新研究方向。如，楊木—秸稈復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，速生楊木/甘蔗渣重組材等?？傊?，采取環(huán)保高效的改性方法，提高楊木的利用率與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，滿足人們追求自然的需要必將是楊木改性的發(fā)展趨勢(shì)。

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