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木材的物理性质.doc
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1、 . 1. 木材中的吸附水:组成木材的细胞壁物质纤维素和半纤维素等化学成分结构中有许多自由羟基(OH),它们具有很强的吸湿能力。在一定温度和湿度条件下,胞壁纤维素、半纤维素等组分中的自由羟基,借助氢键力和分子间力吸附空气中的水分子,形成多分子层吸附水;水层的厚度随空气相对湿度的变化而变化,当水层厚度小于它相适应的厚度时,则由空气中吸附水蒸汽分子,增加水层厚度;反之,当水层厚度大于它相适应的厚度时,则向空气中蒸发水分,水层变薄,直到达到它所适应的厚度为止。木材中存在着大毛细管和微毛细胞系统,因此木材是个多微毛细孔体。这些毛细孔体具有很高的空隙率和有巨大内表面,具有强烈的吸附性和发生毛细管凝结现象
2、。在一定相对湿度的空气中,会吸附水蒸汽而形成毛细管凝结水,达纤维饱和点为止。微观上,木材细胞壁微纤丝上纤维素链状分子彼此靠近,当微纤丝链之间距离很近时,部分羟基与羟基之间形成新的氢键结合;再次吸湿时因部分相互吸引、价键满足的羟基不能再从空气中吸收更多的水分,因此吸附量减少。2. 木材中水分的种类:木材中的水分按其存在的状态可分自由水(毛细管水)、吸着水和化合水三类。(1)自由水 自由水是指以游离态存在于木材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分,包括液态水和细胞腔内水蒸汽两部分;理论上,毛细管内的水均受毛细管张力的束缚,张力大小与毛细管直径大小成反比,直径越大,表面张力越小,束缚力也
3、越小。木材中大毛细管对水分的束缚力较微弱,水分蒸发、移动与水在自由界面的蒸发和移动相近。自由水多少主要由木材孔隙体积(孔隙度)决定,它影响到木材重量、燃烧性、渗透性和耐久性,对木材体积稳定性、力学、电学等性质无影响。(2)吸着水 吸着水是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水,即细胞壁微纤丝之间的水分。木材胞壁中微纤丝之间的微毛细管直径很小,对水有较强的束缚力,除去吸着水需要比除去自由水要消耗更多的能量。吸着水多少对木材物理力学性质和木材加工利用有着重要的影响。木材生产和使用过程中,应充分关注吸着水的变化与控制。(3)化合水 化合水是指与木材细胞壁物质组成呈牢固地化学结合状态的水。这部分水分含
4、量极少,而且相对稳定,是木材的组成成份之一。一般温度下的热处理是难以将木材中的化合水除去,如要除去化合水必须给与更多能量加热木材,此时木材已处于破坏状态,不属于木材的正常使用范围。因此化合水对日常使用过程中的木材物理性质没有影响。3. 木材中水分的移动:水分传导扩散移动的主要通道有三种:相互连通的细胞腔(导管腔)、细胞间隙和细胞壁纹孔膜上的小孔。阔叶树材导管间液态水或水蒸汽是沿着导腔移动的,未被侵填体或树胶之类内含物堵塞的导管,水和水蒸汽可以自由地由一个导管分子移向另一个导管分子。针叶树材没有导管,也就没有细胞腔间的水分移动通道。针叶材和阔叶材各类细胞的胞壁上均具纹孔,纹孔膜上有许多极微细的小
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