陸健,丁濤,施靜波,杜靜靜

(南京林業(yè)大學材料科學與工程學院,南京210037)

熱處理木材是在160～230 ℃的低氧環(huán)境下處理后,性能獲得定向改良的木材[1]。和未處理材相比,熱處理材的吸濕性明顯下降,尺寸穩(wěn)定性得到有效提高,生物耐久性也有所改善[2-3]。在200 ℃以下的溫和處理條件下,熱處理木材的抗彎彈性模量(MOE)有所提升,木材剛性增加,聲振動性能獲得改良,表現(xiàn)為動態(tài)彈性模量上升,損耗因子下降[4-6]。但由于熱處理降低了木材的密度,熱處理木材的主要力學性能,特別是抗彎強度(MOR)比未處理材有所下降[7]。

木材熱處理工藝多樣,處理溫度、保溫時間、升溫速率以及環(huán)境壓力等工藝參數(shù)都會對處理材的性能產(chǎn)生影響。現(xiàn)有熱處理工藝研究主要集中于處理溫度、保溫時間和環(huán)境壓力等[8],而對升溫或降溫速率的研究十分有限。Chen等[9]研究了降溫速率對木材性能的影響,可以有效控制力學強度的損失,并取得較好的效果。Poncsák等[4]比較了10,20和30 ℃/h 3個升溫速率對木材熱處理的影響,發(fā)現(xiàn)提高升溫速率可使木材的干燥和熱改性階段發(fā)生重合,從而對木材細胞壁化學組分的熱降解產(chǎn)生影響;升溫速率對熱處理材性能的影響各異,木材的弦向硬度和抗彎強度隨升溫速率的提高而增加,對徑向硬度的影響則正好相反,而對MOE的影響則不顯著[10]。Pétrissans等[11]比較了0.2,0.5和1.0 ℃/min 3個升溫速率下熱處理楊木(Populusnigra)的熱解動力學特性,試驗表明低升溫速率提高了處理材的質(zhì)量損失率,不同升溫速率下的木材熱解反應機制在起始階段呈現(xiàn)出差異性,但在保溫階段則趨于相同。

上述研究表明,升溫速率對木材熱處理的產(chǎn)品性能和反應機制都具有顯著影響,具有理論和應用研究價值。就木材熱處理的生產(chǎn)實踐而言,升溫速率也影響著熱處理過程的效率、能耗和安全等多個方面。提高升溫速率意味著縮短熱處理周期,有利于提高生產(chǎn)效率,但相應地,處理系統(tǒng)的裝機功率就要提高;相反,如果降低升溫速率則熱處理的周期就會延長,但木材受熱時間的延長可能意味著可以在較低的處理溫度下達到充分的改性水平,這對提高生產(chǎn)的環(huán)保和安全水平具有積極作用。鑒于升溫速率的上述重要作用,筆者以常用熱處理地板材柞木為研究對象,在常壓蒸汽條件下對木材進行熱處理,探索升溫速率對處理材結構和性能的影響,以期為木材熱處理技術的優(yōu)化應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用12塊柞木(Quercusmongolica),產(chǎn)地為俄羅斯,規(guī)格為1 100 mm×130 mm×20 mm(L×R×T),初含水率12%,初始密度平均值為(758.63±26.97)kg/m3。

1.2 設備與儀器

木材熱處理試驗箱(江蘇星楠,XNDMaSO.1);高溫高濕試驗箱(南京德孚,DF-HS500);力學試驗機(深圳新三思材料檢測,CMT6104);快速傅里葉變換頻譜分析儀(日本小野,CF-9200);多功能水平X射線衍射儀(日本理學株式會社,XRD Ultima IV);高效液相色譜儀(島津LC-20AD);紫外分光光度計(HAD-V1800)。

1.3 木材熱處理

從12塊柞木試樣中選取2塊試樣作為對照材,其余10塊試材進行130 ℃高溫干燥,使其含水率低于3%,可預防后續(xù)熱處理過程中試材出現(xiàn)開裂或形變等情況;然后在200 ℃常壓過熱蒸汽條件下進行熱處理,10塊試材每2塊為1組,分別以5,10,15,20,25 ℃/h的升溫速率升溫至200 ℃,保溫時間2 h;最后將所有試樣放入調(diào)溫調(diào)濕箱,在溫度40 ℃、相對濕度70%的條件下進行處理,直至平衡。

1.4 濕化學分析

取不同熱處理條件下的柞木以及對照材,磨成木粉并烘干,每組2個平行樣,統(tǒng)一過40～60目(孔徑250～425 μm)篩網(wǎng)。依據(jù)美國可再生能源實驗室(NREL)標準方法[12],利用高效液相色譜儀測定纖維素與半纖維素含量,紫外分光光度計測定酸溶木素含量;按照GB/T 2677.8—1994《造紙原料酸不溶木質(zhì)素含量的測定》測定酸不溶木素含量,以酸溶木素與酸不溶木素含量之和作為木素含量;依據(jù)GB/T 2677.6—1994《造紙原料有機溶劑抽出物含量的測定》測定苯-乙醇抽提物含量。

1.5 結晶度與微纖絲角測量

取2～4 g木粉,分別過80～100目(孔徑150～180 μm)的篩網(wǎng),在103 ℃下烘至絕干,然后采用組合型多功能水平X射線衍射儀進行測試。采用標準檢測模式,使用纖維樣品架,X光罐為銅靶,波長為0.154 058 nm,狹縫裝置DS=1°、SS=1°、RS=0.3 mm,電壓為40 kV,電流30 mA,掃描角度5°～40°,采樣間距0.1°,掃描速度為10(°)/min。采用Segal[13]的方法對纖維素的相對結晶度進行計算(公式1),每組2個平行樣,結晶度的結果取平均值:

(1)

式中:Crl為木材相對結晶度;I002為002面的最強衍射強度;Iam為2θ=18°的衍射強度(無定形區(qū)的衍射強度)。

從試材上取規(guī)格為5 mm×5 mm×1 mm(L×R×T)的縱切面樣品,在103 ℃的烘箱中烘至絕干,然后進行XRD測試。采用取向度檢測模式,使用纖維樣品架,X光罐為銅靶,波長為0.154 058 nm,狹縫裝置DS=1°、SS=1°、RS=0.3 mm,電壓為40 kV,電流30 mA,掃描角度=0°～360°,采樣間距1°,2θ=22.6°,掃描速度為120(°)/min。采用Cave[14]的方法對木材的微纖絲角進行計算(公式2),每組做2個平行樣,微纖絲角計算結果取平均值:

微纖絲角=0.6(XA-XB)

(2)

式中:XA為微纖絲角譜圖的峰值點;XB為微纖絲角譜圖曲線拐點的切線與X軸的交點。

1.6 力學性能測試

制備規(guī)格為300 mm×20 mm×20 mm(L×R×T)的力學性能試件,對照材和熱處理材每組20個平行樣,共計120塊,參照GB/T 1936.2—2009《木材抗彎彈性模量測定方法》和GB/T 1936.1—2009《木材抗彎強度試驗方法》測量試材MOE和MOR,加載速度為5 mm/min。

制備尺寸為790 mm ×20 mm×20 mm(L×W×H)的木條,尺寸的選取基于歐拉-伯努利梁的振動理論[15],其目的是避免剪切力對振動參數(shù)的影響。在圖1所示的測試系統(tǒng)中測試用應力錘對試樣進行敲擊,而后通過快速傅里葉變換頻譜分析儀(FFT)呈現(xiàn)頻域圖,得到共振頻率,然后按公式(3)計算動態(tài)彈性模量:

圖1 試樣彎曲振動測試系統(tǒng)示意圖Fig. 1 Schematic diagram of sample vibration test system

(3)

式中:E′為動態(tài)彈性模量,MPa;L為木材的長度,m;ρ為木材的密度,kg/m3;fRn為木材在n階振動模式下的共振頻率,Hz;h為木材的厚度,m;n為自由振動的階數(shù);mn由自由振動的階數(shù)決定,對于一階自由彎曲振動,m1=4.730。

1.7 吸濕性測試

將對照材和熱處理材加工成20 mm×20 mm×20 mm(L×W×H)的試樣,選用4個規(guī)格尺寸一致的干燥皿,并依次倒入不同的飽和鹽溶液(表1),每個干燥皿中共6組試樣,每組10個平行試樣,采用飽和鹽溶液法進行吸濕性測試[16-17]。將飽和鹽溶液置于干燥皿底部,所有試樣置于干燥皿內(nèi)部帶孔的隔板上,蓋好后將4個干燥皿同時放入溫度為40 ℃的調(diào)溫調(diào)濕箱中,直至平衡。

表1 木材試樣吸濕性試驗方案Table 1 Hygroscopicity test scheme for wood samples

2 結果與分析

2.1 升溫速率對試材密度的影響

經(jīng)過熱處理后,試材密度均有所降低,且隨著升溫速率的降低,密度變化率基本呈逐步變大趨勢(圖2):當升溫速率為25 ℃/h時,密度變化率最小,為4.1%;升溫速率為5 ℃/h時,試材密度下降最大,為7.9%;只有在升溫速率為10 ℃/h時,試材密度變化出現(xiàn)波動,與15 ℃/h時相比有所下降。在試材微觀結構分析中該組試樣也出現(xiàn)相似的數(shù)據(jù)波動,推測該波動可能是由試材本身的結構組分差異性造成的偏差。

圖2 柞木試材處理后的密度變化Fig. 2 Density changes of Mongolian oak samples after heat treatment

密度是木材最基本的參數(shù)之一,它的變化很大程度上反映了試材在熱處理過程中內(nèi)部結構變化的顯著程度。圖2數(shù)據(jù)表明,降低升溫速率可以提高熱處理柞木的熱解水平,不同升溫速率條件下木材受熱時間的差異應是形成這一趨勢的重要原因。在本試驗條件下,處理溫度從130 ℃升至200 ℃,在5,10,15,20,25 ℃/h升溫速率下所需時間分別為14.0,7.0,4.7,3.5和2.8 h,不同升溫速率下試材所需的升溫時間相差最多達到5倍,最少也有1.25倍。更長的受熱時間顯然有助于增加木材熱解反應的充分性,加深木材結構的變化程度。理論上,熱處理時間延長50 min與處理溫度降低1 ℃的改性效果相當[18],這意味著可以通過改變升溫速率來改變熱處理溫度水平,同時有效調(diào)節(jié)熱處理材性能。

2.2 升溫速率對試材化學組分的影響

木材細胞壁主要由纖維素、半纖維素和木素組成。200 ℃熱處理對細胞壁三大組分的相對含量都產(chǎn)生了影響(圖3),其中纖維素含量變化最小,在熱處理后略有下降,在5個升溫速率條件下的最大降幅為8.3%,最小僅為2.3%,這表明,纖維素具有較好的熱穩(wěn)定性,在5個升溫速率條件下基本保持了較好的完整性。柞木試材纖維素在熱處理過程中表現(xiàn)出的熱穩(wěn)定性與其結構特點密切相關。在木材細胞壁中,纖維素是由葡萄糖單元通過苷鍵串聯(lián)形成的長鏈分子,相互間通過側向連接形成微纖絲,部分半纖維素通過與纖維素分子的氫鍵作用也參與微纖絲的形成過程并分布在微纖絲表面[19]。微纖絲在細胞壁中起到骨架的作用,是木材中最重要的結構組分,它的組織特點直接影響木材力學、化學、生物等各項特性[20-21]。在結構上,微纖絲分為結晶區(qū)和無定形區(qū)兩部分,結晶區(qū)分子排列整齊,相互作用力強,而正是由于這部分排列有序、結構穩(wěn)定的結晶區(qū)的存在,使纖維素具有較高的熱穩(wěn)定性,一般只有當溫度超過200 ℃后纖維素才開始發(fā)生降解[8]。

圖3 柞木處理材和對照材主要化學組分含量比較Fig. 3 Comparison of major chemical components between heat-treated and control Mongolian oak wood

與纖維素相比,熱處理試材的半纖維素含量顯著下降,并且隨著升溫速率的降低下降幅度不斷增加,降幅范圍達23.1%～47.8%。半纖維素是帶有支鏈的多糖聚合物,在細胞壁化學組分中熱穩(wěn)定性最低,它在熱處理過程中的反應路徑已得到較為清晰的總結:多糖分子在蒸汽和熱的共同作用下發(fā)生自水解反應,首先降解為低聚糖混合物,隨著反應溫度的提高,半纖維素的水解程度也越深,生成單糖以及糠醛、羥甲基糠醛等分解產(chǎn)物[2]。從圖3的數(shù)據(jù)來看,降低升溫速率可起到和提高處理溫度相似的效果,使半纖維素的降解水平不斷加深。但是需要指出的是,升溫速率與處理溫度水平對熱處理材化學組分的影響機制并不相同。從反應性質(zhì)上說,升溫階段是一個非等溫過程,而木材在特定溫度下的處理則是一個等溫過程。在本次試驗中,熱處理木材的升溫區(qū)間包括揮發(fā)(130～175 ℃)和熱解(175～200 ℃)兩個不同階段[22],升溫速率的變化使得木材在不同階段的停留時間相應變化,并由此影響各階段反應的充分程度,反應產(chǎn)物在處理裝置內(nèi)的停留時間也會產(chǎn)生差異,它們的綜合作用才是導致不同升溫速率下半纖維素含量差異的內(nèi)在原因。

木素是具有三維結構的芳香族化合物,它受熱降解的速度很慢,但在木材熱處理溫度水平下也會發(fā)生縮合反應,生成更為緊密的交聯(lián)網(wǎng)狀結構[2]。由于半纖維素的降解,木素的相對含量在熱處理后出現(xiàn)上升,且升幅隨著升溫速率的下降而不斷提高,幅度達45.9%～55.2%(圖3)。

熱處理后試材的苯醇抽提物含量較對照材有所下降,這是由于高溫作用下木材內(nèi)部原有的提抽成分逐步分解并揮發(fā)?？梢钥闯?隨著升溫速率的降低,試材抽提物的含量又逐步回升,這一趨勢與半纖維素含量的逐步下降相反,因而可以認為半纖維素的分解使木材內(nèi)部重新積累了可抽提的熱解產(chǎn)物。隨著升溫速率的下降,半纖維素的熱解程度加大,新生的抽提物含量也逐步提高。

2.3 升溫速率對纖維素結晶度和微纖絲角的影響

雖然熱處理對纖維素的含量影響較小,但對其結構和取向產(chǎn)生了較為顯著的影響。由圖4可知,熱處理后試材纖維素結晶度和微纖絲角都出現(xiàn)了變化。結晶度在熱處理后總體上升,其升幅隨著升溫速率的降低呈先增加后減小的趨勢,在升溫速率為15 ℃/h時達到最大,比對照材高25.7%。

圖4 柞木處理材及對照材結晶度和微纖絲角Fig. 4 Crystallinity and microfibril angles between heat-treated and control Mongolian oak wood

熱處理后木材結晶度的提高是多個機制共同作用的結果[23-24]:常壓過熱蒸汽熱處理是濕和熱共同作用于木材的過程,溫度的升高和水分的潤滑作用提高了纖維素分子的流動性,使得微纖絲無定形區(qū)中的纖維素分子可以通過重新排列而結晶化。微纖絲表面的半纖維素在熱解過程中發(fā)生的顯著降解(圖3)也使微纖絲結晶區(qū)物質(zhì)相對含量增加。具體到柞木試材,其半纖維素主要成分為葡萄糖醛酸聚木糖,而聚木糖在熱解過程中脫乙?；笠矔纬删w結構。

圖4的數(shù)據(jù)表明,持續(xù)降低升溫速率后熱處理材的結晶度又會有所下降,這是由于隨著升溫速率的降低,木材的受熱時間不斷延長,纖維素分子鏈上的苷鍵在長時間高溫作用下發(fā)生斷裂,導致纖維素的聚合度有所降低,熱解由無定形區(qū)擴散到結晶區(qū)。

與結晶度指標相反,柞木試材在熱處理后微纖絲角都出現(xiàn)明顯下降(圖4),且總體隨著升溫速率的降低而逐漸變小。關于熱處理后木材微纖絲角變化的研究較為缺乏,且未見規(guī)律性趨勢或結論。程亞飛[25]對柞木試材在110～180 ℃溫度區(qū)間進行熱處理,同樣發(fā)現(xiàn)熱處理材微纖絲角較對照材出現(xiàn)下降;而Olek等[26]對180和220 ℃熱處理材的分析則顯示處理材的微纖絲角呈先增大后減小的趨勢。

2.4 升溫速率對試材MOE的影響

升溫速率對試材MOE的影響結果見圖5。由圖5可知,熱處理后的柞木與對照材相比MOE都有所增加。隨著升溫速率的降低,試樣靜態(tài)MOE呈先增大后減小的變化趨勢,在升溫速率為15 ℃/h 時試樣的MOE最大,比對照材高29.2%。動態(tài)MOE的變化趨勢與靜態(tài)MOE相同,也隨著升溫速率的降低呈先增大后減少的趨勢,但動態(tài)MOE的增幅比靜態(tài)MOE更明顯,在升溫速率為15 ℃/h時達到45.1%。動態(tài)和靜態(tài)彈性模量的這種差異與同類研究的比較結果一致[25, 27],而兩類數(shù)據(jù)變化趨勢的一致性表明兩種測試方法互為驗證,較為真實地反映了不同熱處理條件下試材剛性的變化趨勢。

圖5 柞木熱處理材和對照材的靜態(tài)彈性模量、動態(tài)彈性模量和結晶度Fig. 5 Static MOE, dynamic MOE and crystallinity of heat-treated and control Mongolian oak wood

熱處理試材MOE的變化趨勢是多個因素綜合作用的結果。對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn),熱處理材的動態(tài)和靜態(tài)彈性模量都與纖維素結晶度高度正相關,這種相關性與同類研究結果一致[28],并已被普遍認同[29]。結晶度的變化反映了纖維素結晶區(qū)的比例,決定了纖維素微纖絲整體結構的有序性和穩(wěn)定性。高度有序的微纖絲結構對木材細胞壁的剛性起到增強作用,在宏觀上表現(xiàn)為木材彈性模量的增加,反之亦然。

熱處理材MOE的增加不僅與微纖絲的結晶度有關,也與微纖絲角以及木材密度的變化有關。木材的微纖絲角與MOE呈負相關關系[30-31],動態(tài)彈性模量也隨著微纖絲角的減小而增大[29]。熱處理后試材纖絲角隨升溫速率的降低而逐漸變小,對MOE具有進一步增強作用,但是試材密度也隨升溫速率的降低而變小,對MOE具有削弱作用[30],兩者的作用很大程度上互為抵消,使得MOE的變化趨勢最終與結晶度高度一致。

2.5 升溫速率對試材MOR的影響

熱處理后試材MOR顯著下降,與對照材相比,在5,10,15,20,25 ℃/h升溫速率條件下處理的試材MOR分別下降了46.9%,40.8%,60.5%,53.4%,43.2%。與MOE相似,木材MOR也受多重因素影響。微纖絲結晶度與MOR相關性極低,但微纖絲角與MOR具有負相關關系[29]。半纖維素含量對MOR也具有顯著影響,半纖維素部分水解后木材的MOR可下降多達45%[32]。柞木試材的微纖絲在高溫下發(fā)生結構重組,微纖絲角下降,對處理材的MOR具有一定增強作用。與之相反,半纖維素含量隨著升溫速率的降低出現(xiàn)的下降則使熱處理柞木的MOR受到嚴重削弱。然而熱處理材MOR隨升溫速率的下降并未出現(xiàn)規(guī)律性變化,一定程度上反映了影響MOR的多重影響機制共同作用的復雜性。

2.6 升溫速率對試材吸濕性的影響

吸濕性降低是熱處理材最顯著的材性變化,也是很多木材熱處理的主要目的。升溫速率對試材吸濕性的影響結果見圖6。由圖6可知,無論在哪個升溫速率條件下,熱處理材的吸濕性都較對照材有所降低,尤其當環(huán)境相對濕度高于66%之后,熱處理材與對照材的含水率差異進一步擴大。在環(huán)境相對濕度為96%的高濕條件下,對照材的含水率達到16.37%,而熱處理材僅為6.62%～8.21%,只有對照材含水率的40.4%～50.1%。不同熱處理材之間,升溫速率為25 ℃/h的熱處理材吸濕性高于其他熱處理材,其余4種試材的吸濕性隨升溫速率的降低而逐步下降,但差異并不顯著。

圖6 柞木熱處理材和對照材的吸濕性比較Fig. 6 Comparison of moisture sorption between heat-treated and control Mongolian oak wood

木材半纖維素中含有大量游離差羥基,是細胞壁中親水基團最多的化學組分,它的含量變化是熱處理材吸濕性降低的主導因素。對照材和熱處理材的半纖維素質(zhì)量分數(shù)與4個相對濕度條件下試材平衡含水率的關系見圖7。由圖7可知,試材的吸濕性與半纖維素含量高度相關,在4個相對濕度條件下都隨半纖維素質(zhì)量分數(shù)的增加而增大。當環(huán)境濕度為11%,31%和66%時,試材的含水率與半纖維素質(zhì)量分數(shù)呈近似線性關系,再次驗證了半纖維素濃度對木材吸濕性的主導性影響。當環(huán)境濕度為96%時,在半纖維素質(zhì)量分數(shù)為18.8%(25 ℃/h處理材)和24.3%(對照材)時試材含水率上升幅度顯著加大,這是由于高濕條件極大增加了半纖維素分子的流動性,使其由剛性的玻璃態(tài)轉化為流動性的橡膠態(tài)[19],而分子間的相對滑移使部分原本無法被水分子接觸的羥基暴露出來,與水分子通過氫鍵結合,在宏觀上表現(xiàn)為試材吸濕性的顯著提高。結合圖6可以發(fā)現(xiàn),對照材在環(huán)境濕度大于66%時吸濕曲線顯著上揚,佐證了半纖維素的流動性變化對吸濕性的影響。對于熱處理材,由于半纖維素含量在熱處理過程因熱解而顯著下降,特別是15,10 和5 ℃/h熱處理材,降幅超過40%,其流動性變化對吸濕性的調(diào)節(jié)作用大大減弱,因此在高濕條件下含水率也未顯現(xiàn)大幅增加。

圖7 試材半纖維素質(zhì)量分數(shù)對不同濕度條件下含水率的影響Fig. 7 Influence of hemicelluloses contents on sample moisture content at different relative humidity levels

同樣,由圖7可見,20,15,10和5 ℃/h熱處理材的半纖維素質(zhì)量分數(shù)都處于較低水平(12.6%～15.9%),特別是15,10和5 ℃/h熱處理材半纖維素含量十分接近,因此相互間的吸濕曲線重合度較高(圖6)。25 ℃/h熱處理材的半纖維素質(zhì)量分數(shù)接近20%,吸濕能力因此顯著提高。

上述材性分析表明,升溫速率可以有效調(diào)節(jié)熱處理柞木的物理力學性能,試材的靜態(tài)和動態(tài)彈性模量以及吸濕性都隨升溫速率的降低而呈規(guī)律性變化,究其原因是升溫速率對試材化學組分和微觀構造產(chǎn)生了影響。當升溫速率為25 ℃/h時,由于熱處理時間相對最短,熱處理材性能與對照材較為接近。在15～20 ℃/h時,熱處理材的彈性模量顯著提高,而吸濕性則大幅下降,物理力學性能達到一個較為優(yōu)化的水平。進一步降低升溫速率對木材吸濕性的改善有限,卻會使彈性模量受到削弱,表明過度延長熱處理時間并不能獲得等比例效果的性能改善,反而會使熱處理材力學性能的削弱更加顯著。

3 結 論

以柞木為研究對象,在常壓過熱蒸汽條件下分別以5,10,15,20,25 ℃/h的升溫速率升溫至200 ℃,保溫2 h,比較分析升溫速率對柞木微觀結構與性能變化影響,結論如下:

1)升溫速率對柞木化學組成和微觀結構都具有顯著影響。細胞壁半纖維素含量隨升溫速率的降低而下降,降幅范圍為23.1%～47.8%,而木素的相對含量則隨著升溫速率的下降而提高,降幅范圍為45.9%～55.2%。纖維素含量受熱處理影響很小,但微纖絲結構發(fā)生明顯變化,其中結晶度隨著升溫速率的降低先增加后減小,而微纖絲角則基本隨升溫速率的降低而下降。

2)不同升溫速率水平下熱處理柞木的密度、靜態(tài)與動態(tài)MOE、吸濕性呈規(guī)律性變化。熱處理后柞木密度減小且與升溫速率的降低呈正相關性。熱處理后柞木的靜態(tài)與動態(tài)MOE均有所增加,且都隨著升溫速率的下降先增大后減小,并與微纖絲結晶度的變化趨勢高度一致。熱處理后柞木的吸濕性隨升溫速率的降低而逐步下降,并與半纖維素濃度的變化密切相關,表明熱處理材內(nèi)部化學組分和微觀結構變化對性能具有決定性作用。

升溫速率是調(diào)節(jié)熱處理柞木性能的有效工藝參數(shù),這主要是由于不同升溫速率下試材熱解時間存在顯著差異,但試材性能的變化與升溫速率之間并非都是線性關系,應根據(jù)木材熱處理的主要性能需求,結合生產(chǎn)效率和安全性等綜合因素確定木材熱處理的升溫速率。建議柞木熱處理的升溫速率在15～20 ℃/h,可以有效改善物理力學性能,并且節(jié)約能耗,減少成本。