微波处理对杨木渗透的影响开题报告

1. 研究目的与意义

第六次全国森林资源清查结果显示，我国林业用地面积2.85 亿hm²，森林面积1.75 亿hm²，森林覆盖率18.21%，森林蓄积量124.56 亿m³；人工林面积0.53 亿hm²，人工林蓄积量15.05 亿m³。人工林面积继续保持世界首位，但森林面积和森林蓄积量分别列第五和第六位。随着世界性天然林资源的枯竭和国家天然林保护工程的实施，人工林木材将成为今后缓解国内外木材市场供需矛盾的主要材种。人工林木材主要包括杉木、落叶松、杨木、泡桐和桉树等树种，它们都具有生长速度快、产量高、采伐周期短等特点，由于木材中的幼龄材所占的比例相当高，导致材质较差、密度及表面硬度低，易腐朽、虫蛀、霉变(蓝变) , 使用寿命短, 干燥困，易产生各种干燥缺陷，使其应用范围受到不同程度的制约。

通过几年的研究开发, 人工林木材在纤维板、刨花板、胶合板、细木工板等领域的应用技术日臻成熟, 而人工林木材的软化、强化、漂染、阻燃等功能性改良处理则不同程度地受到木材渗透特性的制约。木材的渗透性是木材的重要物理特性之一。

因此，本文通过对杨木板材在不同时间与功率下进行微波预处理，且对微波处理后板材的径向渗透性进行了测量，并与未经过处理的板材的渗透性进行对比，以期为木材的干燥和功能改良问题提供理论依据，具有重要的现实意义。

2. 国内外研究现状分析

研究表明利用微波预处理工艺辐照辐射松、花旗松心材、白桃花心桉和斜叶桉，其渗透性均可显著改进。许多树种生材的含水率经微波预处理后能降低20%～35%。内蒙古农业大学王喜明等人曾用WD800型格兰仕微波炉对含水率分别为35%、25%和15%的杨树和水曲柳木材进行微波处理。结果表明：微波处理能使绝大多数纹孔膜破裂，并使浸提物析出或重新分布，导致木材的密度降低，体积膨胀率增加，干燥速率加快（最大可加快10%），弦径向干缩率之比增大等。当试件含水率高于FSP时，微波处理几乎没有减小试件的干燥应力；当试材含水率降至FSP以下时，微波处理可以有效地减小木材内部的分层含水率梯度，从而减小木材干燥应力。

东北林业大学王清文2000年提出木材细胞爆破的概念，并采用高强度微波辐照落叶松木材以改善其渗透性，进而实现对其无刻痕阻燃防腐处理。采用WLD24S-01型多管微波处理设备和波场谐振腔型木材微波干燥机等设备对落叶松木材进行辐照处理，并对处理材的渗透性、微观构造和力学性质进行了研究。结果表明：微波处理能使落叶松木材细胞壁上某些纹孔膜和细胞壁等薄弱环节破坏，形成新的流体通道，使木材渗透性明显提高；只要处理条件适当，经微波处理的落叶松木材的抗弯强度及弹性模量不会发生显著改变；落叶松木材适宜的初含水率范围为25～60%，选用的微波辐照功率与落叶松木材的初含水率有关。在此基础上，江涛等人还将微波辐照和汽蒸脱脂处理结合起来，开发了以落叶松湿材或生材为处理对象的全新脱脂技术。朱长庆等采用单因素试验，对不同工艺因素条件下微波处理后杉木的阻燃渗透性进行了分析。试验结果表明：微波处理后，杉木的渗透性得到明显改善；微波功率、处理时间、心边材和含水率对载药量、注入深度和氧指数有不同程度的影响，但均没有呈现出明显的规律性。CRC已经试验了多种澳洲商用材的微波预处理工艺、处理材的后期干燥工艺以及预处理及干燥后锯材的物理、机械性质。同时他们也正在尝试针对具体树种推行微波预处理的商业化应用。

3. 研究的基本内容与计划

本课题通过对速生阔叶材杨木的板材进行微波预处理，然后将其干燥到一定含水率，接着测量板材的渗透率，并与未处理板材进行比较，分析微波预处理对杨木板材渗透性的影响。由于木材的液体渗透性与气体渗透性的规律基本上是一致的，只是在数值上气体渗透性比液体渗透性大，所以本实验用气体渗透性来反映木材渗透性的变化。

本实验既有学术意义又有实际应用价值。对解决实际生产中的木材难渗透问题具有一定的理论指导作用，为速生阔叶材的功能性改良及应用提供实验基础及理论依据的参考，可以为木材工业节省原材料，因此直接为木材工业服务。

（1）对本实验的杨木板材进行微波预处理。

4. 研究创新点

从检索到的资料来看，多数为研究木材渗透机理和处理方法对难渗透木材渗透性的改善作用，而作为我国主要速生阔叶材树种之一的杨树，其渗透性方面的研究在文献中却甚少。本实验以速生杨木为研究对象，通过对其进行微波预处理，测量其渗透率，并与未处理材进行比较，研究杨木板材经微波预处理后渗透性的改善程度，为杨木改性利用（防腐，阻燃，染色等）提供实验基础和数据支持，对于解决实际生产中木材渗透性相关方面的问题具有一定的理论指导作用，同时也为木材加工业节约更多的原料资源。