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中國(guó)木材功能性改良技術(shù)發(fā)展方向

2000-10-05 06:00:00 閱讀 2222次分享 0次

中國(guó)木材功能性改良技術(shù)發(fā)展方向吳玉章，吳書(shū)泓，葉克林摘要：本文論述了21世紀(jì)中國(guó)木材功能性改良的發(fā)展方向，認(rèn)為木材功能性改良技術(shù)應(yīng)向一劑多功效、環(huán)保、高效與和長(zhǎng)效型、節(jié)約木材，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等五個(gè)方面發(fā)展。要注重研究與應(yīng)用的結(jié)合，提高和完善技術(shù)，以推動(dòng)木材工業(yè)的發(fā)展。木材功能性改良是針對(duì)木材在使用過(guò)程中存在的缺陷和不足而進(jìn)行的改良措施，內(nèi)容包括：防生物危害、阻燃、尺寸穩(wěn)定化、強(qiáng)化或軟化、染色和漂白等，其特點(diǎn)主要是利用具有某種性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)處理木材，使其達(dá)到所要求的目的。國(guó)外對(duì)木材功能性改良的研究已有較長(zhǎng)的歷史，我國(guó)起步較晚，尤其是染色、漂白、強(qiáng)化等的研究更是遲于國(guó)外。隨著國(guó)際間科學(xué)技術(shù)的交流，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究也逐步活躍起來(lái)。現(xiàn)在，不僅是科研所、高等院校，就連企業(yè)界對(duì)木材功能性改良技術(shù)也都給予以高度重視。此外，因楊木、杉木、馬尾松等速生人工林木材正成為我國(guó)主要的工業(yè)用材料樹(shù)種，而人工林木材自身存在的不足，給企業(yè)的生產(chǎn)和銷(xiāo)售帶來(lái)許多問(wèn)題。因此，對(duì)改性技術(shù)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈和迫切。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)居住條件、生活環(huán)境要求越來(lái)越高，木材作為一種重要的建筑、裝飾和裝修材料將越來(lái)越多地發(fā)揮著重要作用。我國(guó)目前對(duì)木材功能性改良研究的深度和水平還未達(dá)到能生產(chǎn)出滿(mǎn)足社會(huì)需求的產(chǎn)品的程度，因此有必要對(duì)我國(guó)木材功能性改良技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行探討。 1、多功能性多功能性是指用一種改性劑處理木材，使木材兼具幾種，如防生物危害、阻燃、尺寸穩(wěn) 定、增強(qiáng)木材的力學(xué)性能等功能。因?yàn)橐兹?、易受生物危害、尺寸不穩(wěn)定是木材“天生”所具有缺陷，木材不論以何種形式使用時(shí)，這種缺陷依然存在。有時(shí)三者同時(shí)表現(xiàn)出重要性，有時(shí)則阻燃還是防生物危害次之，或者相反。但不論是阻燃還是防生物危害都離不開(kāi)尺寸穩(wěn)定問(wèn)題，因?yàn)闊o(wú)論阻燃或防生物危害效果多幺突出，只要尺寸穩(wěn)定性差，產(chǎn)品的最終使用性能也難以保證，應(yīng)用將會(huì)受到限制。最早的木材改良性大多是將三者孤立起來(lái)對(duì)待，開(kāi)發(fā)的改良性劑僅具有單一效果，阻燃劑只提高木材阻燃的效果，防腐劑只只能防止菌蟲(chóng)的危害，尺寸穩(wěn)定劑中能提高尺寸穩(wěn)定性。隨著人們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，尤其是近十年來(lái)，人們逐漸意識(shí)到木材阻燃、防生物危害、尺寸穩(wěn)定性問(wèn)題是不可分割的，三者存在相互影響、相互制約的關(guān)系，改良劑的開(kāi)發(fā)就逐步向同時(shí)具有防生物危害、阻燃和尺寸穩(wěn)定化的“多功能性”方向發(fā)展。由于世界性的天然林資源的枯竭，大量工業(yè)用材資源由天然林轉(zhuǎn)向人工林。我國(guó)自60年代以來(lái)即開(kāi)始大面積營(yíng)造人工林，全國(guó)現(xiàn)有成林的人工林面積為3425萬(wàn)hm2，蓄積大量已經(jīng)超過(guò)7億m3。由于最初營(yíng)造人工林時(shí)只注重木材產(chǎn)量而忽略了材質(zhì)問(wèn)題，使得人工林木材出現(xiàn)難以適應(yīng)市場(chǎng)的現(xiàn)象。例如，南方幾省盛產(chǎn)杉木木材，由于杉木木材軟而脆等力學(xué)性能問(wèn)題，使人工林杉木的應(yīng)用受到限制。因此，對(duì)人工林木材而言，除了防生物危害、阻燃、尺寸穩(wěn)定化等以外，提高其力學(xué)性能也是木材改性的一項(xiàng)重要內(nèi)容。木材改性劑不僅要具有防生物危害、阻燃、尺寸穩(wěn)定性好，而且還要能提高木材的力學(xué)性能。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，加之前人積累的成果以及相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，為我們創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。 2、環(huán)保問(wèn)題環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今社會(huì)的一大熱點(diǎn)問(wèn)題，人類(lèi)的健康和環(huán)保意識(shí)大大加強(qiáng)，近年來(lái)，隨著房改的深入發(fā)展，越來(lái)越多的家庭擁有自己的住房。為美化居住環(huán)境，室內(nèi)裝修及家具業(yè)迅猛發(fā)展，大量的木質(zhì)地板、木質(zhì)家具、木質(zhì)裝修材料涌入家庭。成為人們生活環(huán)境的主要構(gòu)件。由于這些材料大都與人直接或間接接觸，經(jīng)功能性改良之后是否對(duì)環(huán)境、對(duì)人類(lèi)有危害成為注目的焦點(diǎn)。到目前為止，木材功能性改良技術(shù)還要依賴(lài)化學(xué)物質(zhì)的作用。有些化學(xué)物質(zhì)本身帶有毒性，有些物質(zhì)雖然不帶毒性，但在外界條件作用下可以放出有害物質(zhì)。例如，木材防生物危害，一般都是以含鋼、銅、砷、鉻的化學(xué)物質(zhì)防腐效果好，但是這些化學(xué)物質(zhì)有的帶有的毒性，對(duì)人、畜及環(huán)境危害比較大。因此，世界上許多國(guó)家和地區(qū)，如美國(guó)、歐洲、日本等大大減少了CCA、五氯酚鈉（NaPCP）等防腐劑的用量，有些地方已禁止使用。木材阻燃、木材尺寸穩(wěn)定性的改善、木材染色和漂白、木材阻燃、木材強(qiáng)化等等也同樣面臨著環(huán)保問(wèn)題。木材阻燃原來(lái)以含鹵化元素的復(fù)合型阻燃體系的阻燃效果好，但是含鹵化合物受熱分解釋放出毒性大的鹵蒸氣，構(gòu)成二次危害。因此，現(xiàn)在正向無(wú)鹵阻燃體系方向發(fā)展，以含磷、氮、硼元素的化合物代替鹵素。環(huán)保問(wèn)題的另一方面是改性材料廢棄后的處理問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外在這方面已有了不少的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。例如，防腐油處理的鐵路枕木廢棄后的處理和再利用存在很多問(wèn)題，包括能否再利用和是否還產(chǎn)生二次污染，這些都應(yīng)在功能性改良處理之前加以考慮。當(dāng)今社會(huì)需要無(wú)污染、無(wú)公害的產(chǎn)品，所以環(huán)境保護(hù)是木材功能性改良的一項(xiàng)不可忽視的重要內(nèi)容。 2、功能持久性功能持久性，即長(zhǎng)效性是指經(jīng)功能性改良的材料能長(zhǎng)時(shí)間地保持其功能，不會(huì)因外界條件的作用而在較短時(shí)間內(nèi)失去所具有的功能。目前，木材功能性改良遇到的最大問(wèn)題就是化學(xué)改性劑的流失。因?yàn)樗玫幕瘜W(xué)藥劑大多是溶性的，經(jīng)干燥處理去除水分，使化學(xué)物質(zhì)留著在木材內(nèi)，多數(shù)并未與木材化學(xué)組分發(fā)生交聯(lián)。當(dāng)外界環(huán)境潮濕時(shí)，這些物質(zhì)重新溶在水里，隨著氣候干濕的不斷變化，化學(xué)物質(zhì)逐步由內(nèi)向外遷移，直至流失，不僅影響涂飾，膠合也是使材料失去阻燃、防菌蟲(chóng)的功能，使改性處理失效。但保持功能持久對(duì)木材來(lái)講存在很大難度。木材是由細(xì)胞組成，細(xì)胞腔是縱向的主要通道，細(xì)胞之間在橫向訂要通過(guò)紋孔進(jìn)行輸導(dǎo)，所以存在改性劑的滲透深度和均勻性問(wèn)題。此外，改性劑能否與木材的化學(xué)組分形成化學(xué)交聯(lián)取決于其所帶的官能團(tuán)性質(zhì)和活性以及木材組分表面官能團(tuán)的活性，這是保證功能持久的技術(shù)的關(guān)健。另外，還要兼顧木材的物理力學(xué)性質(zhì)。所加入的化學(xué)物質(zhì)不能降低木材的物理力學(xué)性質(zhì)以及外觀，等等。因此，選擇適宜的化學(xué)物質(zhì)和合成工藝是解決的重要途徑。 3、充當(dāng)節(jié)約木材的“幫手” 木材功能性改良除了提高和改善木材的性能外，而且也是為了有效地利用木。木