热处理温度对花梨木化学组分及其结构的影响

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木材热处理技术因其绿色环保且能有效地改善木材性能而倍受青睐。目前,针对热处理材研究较多,为拓宽热处理材研究范围,引进热处理材分析新技术,本论文以缅甸花梨木为研究对象,采用常压蒸汽热处理法,在处理环境含氧量低于2%条件下,分别在150℃、190℃和230℃三个温度条件下对热处理材进行2h热处理。本论文利用化学成分分析、红外光谱(FT-IR)、二维相关光谱(2D-ID)、核磁共振和气质联用技术分析不同热处理温度对缅甸花梨木组分及其结构影响,为深入研究温度对木材改性作用机理、拓宽热处理研究范围提供理论基础。结合以上研究,得到结果如下:(1)在热处理过程中,半纤维素的热稳定性最差,150-190℃降解最为明显,含量降低8.88%;纤维素在190℃之后降低较明显,为4.00%;木质素在190℃之后含量明显上升,升高5.37%;热处理温度在150-190℃时,抽提物含量变化相对较明显,上升了0.42%。(2)在FT-IR图中,综纤维素1739、1248和781 cm-1处吸收峰强度下降,说明随热处理温度升高半纤维素发生降解;纤维素1639 cm-1和1111 cm-1处吸收峰的变化,说明随热处理温度升高纤维素中吸着水降低;1589、 1317 cm-1处吸收峰相对强度随着热处理温度的升高而下降,表明木质素发生了降解;1267 cm-1、1219 cm-1和1121cm-’处的吸收峰强度降低,表明了木质素结构单元发生改变。(3)在2D-IR中,综纤维素在不同温度热处理后,1649 cm-1处吸着水吸收峰热微扰敏感性都最强,1000-1300 cm’光谱带在150℃时自动峰振动强度最强,说明半纤维素开始降解;纤维素自动峰振动强度弱于综纤维素,1000-1300 cm-1处光谱带自动峰振动强度最强时出现在190℃,这估计与纤维素C-O-C裂解有关;木质素1518cm-1处自动峰振动在230℃时加强,这应和木质素结构单元发生变化有关。(4)通过抽提物FT-IR光谱图、核磁共振1H谱和Gc/Ms分析可知,抽提物中黄酮类和酚类物质随热处理温度升高含量逐渐降低,并且低分子酮类和醛类物质增多;通过二维相关光谱分析可知,抽提物中黄酮类和酚类物质在温度190℃时,对热微扰敏感性最强,在230℃时明显降低,说明在230℃时,抽提物成分变化已相对稳定。
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