木材功能性改良技術是針對木材在使用過程中存在的缺陷和不足而進行的改良措施 ,內容包括 :防生物危害、阻燃、尺寸穩定化、強化或軟化、染色和漂白等 ,其特點主要是利用具有某種性質的化學物質處理木材 ,使其達到所要求的目的。國外對木材功能性改良的研究已有較長的歷史 ,我國起步較晚 ,尤其是染色、漂白、強化等的研究更是遲于國外。隨著國際間科學技術的交流 ,我國在該領域的研究也逐步活躍起來。現在 ,不僅是科研院所、高等院校 ,就連企業界對木材功能性改良技術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主要的工業用材樹種 ,而人工林木材自身存在的不足 ,給企業的生產和銷售帶來許多問題。因此 ,對改性技術的需求越來越強烈和迫切。
隨著社會的不斷發展 ,人們對居住條件、生活環境要求越來越高 ,木材作為一種重要的建筑、裝飾和裝修材料將越來越多地發揮著重要作用。我國目前對木材功能性改良研究的深度和水平還未達到能生產出滿足社會需求的產品的程度 ,因此有必要對我國木材功能性改良技術的發展方向進行探討。
1 多功效性[1 , 2 , 3]
多功效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、尺寸穩定、增強木材的力學性能等功能。因為易燃、易受生物危害、尺寸不穩定是木材“天生”所具有的缺陷 ,木材不論以何種形式使用時 ,這種缺陷依然存在。有時三者同時表現出重要性 ,有時則阻燃最重要 ,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尺寸穩定性問題 ,因為無論阻燃或防生物危害效果多么突出 ,只要尺寸穩定性差 ,產品的最終使用性能也難以保證 ,應用將會受到限制。最早的木材改性大多是將三者孤立起來對待 ,開發的改性劑僅具有單一效果 ,阻燃劑只提高木材阻燃的效果 ,防腐劑只能防止菌蟲的危害 ,尺寸穩定劑只能提高尺寸穩定性。隨著人們實踐經驗的不斷豐富 ,尤其是近十年來 ,人們逐漸意識到木材阻燃、防生物危害、尺寸穩定性問題是不可分割的 ,三者存在相互影響、相互制約的關系 ,改性劑的開發應逐步向同時具有防生物危害、阻燃和尺寸穩定化的“多功效性”方向發展。
由于世界性的天然林資源的枯竭 ,大量工業用材資源由天然林轉向人工林。我國自 60年代以來即開始大面積營造人工林 ,全國現有成林的人工林面積為3 42 5萬 hm2 ,蓄積量已經超過 7億 m3。由于最初營造人工林時只注重木材產量而忽略了材質問題 ,使得人工林木材應用出現難以適應市場的現象。例如 ,南方幾省盛產杉木 ,由于杉木木材軟而脆等力學性能問題 ,使人工林杉木的應用受到限制。因此 ,對人工林木材而言 ,除了防生物危害、阻燃、尺寸穩定化等以外 ,提高其力學性能也是木材改性的一項重要內容。木材改性劑不僅要具有防生物危害、阻燃、尺寸穩定性好 ,而且還要能提高木材的力學性能。在科學技術日新月異的今天 ,加之前人積累的成果以及相關領域的研究成果 ,為我們創造了良好的基礎條件。
2 環保問題
環境保護是當今社會的一大熱點問題 ,人類的健康和環保意識大大加強。近年來 ,隨著房改的深入發展 ,越來越多的家庭擁有自己的住房。為美化居住環境 ,室內裝修及家具業迅猛發展 ,大量的木質地板、木質家具、木質裝修材料涌入家庭 ,成為人們生活環境的主要構件。由于這些材料大都與人直接或間接接觸 ,經功能性改良之后是否對環境、對人類有危害成為注目的焦點。
到目前為止 ,木材功能性改良技術還主要依賴化學物質的作用。有些化學物質本身帶有毒性 ,有些物質雖然不帶毒性 ,但在外界條件作用下可以放出有害物質。例如 ,木材防生物危害 ,一般都是以含銅、砷、鉻的化學物質防腐效果好 ,但是這些化學物質有的帶有的毒性 ,對人、畜及環境危害比較大。因此 ,世界上許多國家和地區 ,如美國、歐洲、日本等大大減少了CCA、五氯酚鈉 (Na PCP)等防腐劑的用量 ,有些地方已禁止使用。木材阻燃、木材尺寸穩定性的改善、木材染色和漂白、木材強化等等也同樣面臨著環保問題。木材阻燃原來以含鹵元素的復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 ,構成二次危害。因此 ,現在正向無鹵阻燃體系方向發展 ,以含磷、氮、硼元素的化合物代替鹵素。環保問題的另一方面是改性材料廢棄后的處理問題 ,國內外在這方面已有了不少的經驗教訓。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題 ,包括能否再利用和是否還產生二次污染 ,這些都應在功能性改良處理之前加以考慮。當今社會需要無污染、無公害的產品 ,所以環境保護是木材功能性改良的一項不可忽視的重要內容。
3 功能持久性[3, 4]
功能持久性 ,即長效性是指經功能性改良的材料能長時間地保持其功能 ,不會因外界條件的作用而在較短的時間內失去所具有的功能。目前 ,木材功能性改良遇到的最大問題就是化學改性劑的流失。因為所用的化學藥劑大多是水溶性的 ,經干燥處理去除水分 ,使化學物質留著
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