高溫熱處理對馬尾松藍變材性能的影響及其聚類分析.pdf

1、馬尾松（Pinus massoniana）是我國最重要的人工林樹種之一。馬尾松木材易藍變、易腐朽且尺寸穩(wěn)定性低，限制了其在家具和室內裝飾領域的應用。木材熱處理不僅可以提高木材的尺寸穩(wěn)定性、耐腐性，還可以降低藍變木材的色差，從而有效地擴大馬尾松木材的應用范圍。
　　本研究在170℃、185℃、200℃、215℃、230℃的5個溫度水平和2h、4h、6h、8h的4個時間水平下，對馬尾松藍變材進行了蒸汽熱處理。試件尺寸為500(L)×7

2、0(T)×30(R) mm3。研究了熱處理強度對藍變材顏色的影響，評價了處理前后藍變材顏色的均勻性;分析了熱處理后木材物理力學性能、耐久性、脆性和漆膜附著力等性能的變化規(guī)律。以其中12項主要性能指標為變量，采用聚類分析方法對熱處理強度進行聚類和分級，綜合評價了熱處理強度對木材性能的影響。論文的主要研究結論如下:
　　(1)藍變區(qū)域與未藍變區(qū)域的顏色參數(shù)變化幅度不同。隨著熱處理溫度的提高和時間的延長，藍變區(qū)域與未藍變區(qū)域間的明度差(

3、△L*)和色品指數(shù)差（△a*、△b*）逐漸降低，馬尾松藍變材顏色的均勻性逐漸提高。當溫度達到200℃、處理4h以上時，藍變區(qū)域的顏色參數(shù)的均勻性與正常的素材接近。當溫度低于200℃、處理不長于8h時，藍變區(qū)域與未藍變區(qū)域間顏色仍有顯著差異。為了使馬尾松木材的藍變色斑肉眼不可見，最低強度的熱處理條件為在200℃下處理6h。
　　(2)隨著熱處理溫度的升高，馬尾松木材的平衡含水率呈線性降低，230℃、8h的熱處理，可以使平衡含水率降低

4、58.2％。經過200℃、6h以下強度的熱處理后，馬尾松木材的抗干縮率小于10％，230℃、8h的熱處理可以使馬尾松木材的抗干縮率提高38％。在185℃、6h的強度下熱處理后，馬尾松木材可達到耐腐等級，在200℃、8h強度下熱處理后，可以達到強耐腐等級。
　　(3)185℃、4h以下強度的熱處理能夠提高木材的抗彎強度，超過這個處理強度時會降低木材的抗彎強度;未經熱處理的馬尾松木材脆性為22.26％，無脆斷現(xiàn)象，熱處理后，木材的脆性

5、增加到33.64％～89.01％，處理強度達到230℃、6h以上時，超過一半試件發(fā)生脆斷。熱處理前后的馬尾松木材對水性丙烯酸漆的漆膜附著力優(yōu)異，均為0級;對于油性聚氨酯漆，隨著處理強度的提高，漆膜附著力下降，但很少有試件達到3級或以上。
　　(4)相關分析和因子分析結果表明，氣干體積濕脹率、全干體積濕脹率、氣干體積干縮率、全干體積干縮率、耐腐等級、明度、抗彎強度、平衡含水率、全干密度和黃藍色品指數(shù)10個變量間顯著相關。紅綠色品指數(shù)

6、、彈性模量與其他變量相關性的顯著性水平較低。根據(jù)因子載荷的變量間距離，將12個變量劃分成5組，并篩選出抗彎強度、平衡含水率、紅綠色品指數(shù)、絕干密度和彈性模量5個具有代表性的變量，篩選后的變量包含了表征熱處理木材性能的主要信息。
　　(5)利用聚類分析將20個處理條件分成4組:超輕度熱處理，耐腐性仍為不耐腐級別;輕度熱處理后，木材為稍耐腐，強度降低幅度不大或略有增加;中度熱處理后，耐腐等級達到稍耐腐到強耐腐，且強度損失不大于24％;