热改性木材化学成分及构造变化与耐腐性响应机制研究
批准号:
32071696
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
曹金珍
依托单位:
学科分类:
草种质资源与遗传育种
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹金珍
中文摘要
热改性处理是提高木材耐腐性的环保型技术手段,但是处理材耐腐性受树种﹑热改性工艺﹑应用环境等的影响显著。针对热改性木材耐腐机理尚不明确的现状,本项目选择了几种典型的热改性木材树种,分别以木材﹑脱木质素木材以及分离得到的木材组分为研究对象,考察不同工艺的热改性对木材主成分及抽提成分的影响规律,重点研究在木材腐朽过程中起到降解屏障作用的木质素的组成及分布的变化规律,以及热改性工艺对“假木质素”的形成和分布等的影响;在此基础上,研究热改性造成的木材化学成分和构造变化对不同腐朽菌的产酶活力﹑产酶种类﹑酶扩散﹑自由基形成等的影响规律,重点研究木质素对纤维素酶的吸附特性;结合不同工艺热改性木材的耐腐性以及腐朽过程中木材化学成分及构造的变化,深入探讨“热改性工艺—木材化学成分及构造—真菌降解模式—木材耐腐性”之间的复杂响应机制,总结热改性木材的耐腐机理,为热改性木材耐腐性提升提供理论基础及技术手段。
英文摘要
Thermal modification is an environmentally-benigh technology to improve the decay resistance of wood, however, the decay resistance of modified wood is significantly influenced by wood species, thermal modification process, and the application environment. Viewing the current situation of obscure mechanism on decay resistance of thermally-modified wood, we select several typical wood species used for thermal modification in this project, and investigate the influence of various processes of thermal modification on the primary components as well as the extractives of wood by using wood, delignified wood, and wood constituents separated from wood as the subjects of research. The focuses of this part is the change on structure and distribution of lignin, which serves as degradation barrier in wood decay, and also the influence of thermal modification process on the formation and distribution of “Pseudolignin”; based on these, the influences of the chemical and structural changes of wood caused by thermal modification on the activity, species, and distribution of fungal enzymes, and also the formation of free radicals are investigated, with an emphasis on the adsorption of cellulases by lignin; together the decay resistance of various thermally-modified wood,the chemical and structural changes of wood during decay process, the complicated response mechanism between “thermal modification process-chemical and structural changes of wood-fungal degradation mode-decay resistance of wood”can be intensively discussed,and the decay resistance mechanism of thermally-modified wood can be summarized. It can provide theoretical foundation and technology for the improvement on decay resistance of thermally-modified wood.
热改性处理是提高木材耐腐性的环保型技术手段,但是处理材耐腐性受树种﹑热改性工艺﹑应用环境等影响显著,其影响机制尚未解明。项目以山毛榉属和松属木材为研究树种,对不同环境(真空、氮气、水蒸汽和空气)、不同温度(150、180、210℃)下热改性木材的化学成分及构造变化与耐腐性开展研究。研究发现,180℃及更低温度下热改性纤维素和木质素没有明显降解,对耐腐性提升作用不明显;不同环境下的高温(210℃)热改性对木材组分的降解程度不同,除真空外均可发现木材在热改性过程中其木质素与多糖的降解产物发生了化学反应。多糖与木质素的降解与缩聚反应产物的含量和类型对热改性木材的耐腐性起着决定性的作用。水蒸汽热改性中无定形纤维素明显降解,木质素发生降解和交联,在保持木材结构完整性的同时耐腐性明显改善。加压水蒸汽热改性可进一步促进结晶纤维素降解,使酸不溶物质含量大幅提升,从而实现较低温度下(如180℃)显著提升耐腐性的效果。研究证明,综纤维素在180℃及以上温度下进行加压水蒸汽热改性会产生大量的酸不溶物质(假木质素),且该物质对木材腐朽菌具有抑制作用,尤其对褐腐菌的抑制作用更为明显。这也导致了热改性木材在复杂真菌环境中表现出和未改性材的明显差异。未改性材在褐腐-白腐双菌种环境下比单菌种环境降解更剧烈,而热改性材中营养资源有限,因此整体耐腐性提高,也使真菌竞争环境中白腐菌和褐腐菌各自产生应激反应机制,使耐腐机制更具复杂性。在210℃水蒸汽热改性木材中,有限的营养资源会加速白腐菌取代褐腐菌的速率,而热改性对褐腐菌的显著抑制又进一步增加白腐菌获取营养资源的机会。通过以上研究,揭示了“热改性工艺—改性材化学成分及构造变化—真菌降解模式—木材耐腐性”之间的连锁响应机制,深化了木材热改性理论体系,同时该理论也可用于指导实际加工应用,比如优化热改性木材的生产工艺,开发木材改性新技术,从而满足社会对高性能、环保型木材产品的需求。
纳米SiO2/蒙脱土稳定石蜡基Pickering乳液体系的构建及其在木材中的渗透和作用机理
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批准号:31570542
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2015
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负责人:曹金珍
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依托单位:
蒙脱土改性木粉/聚乳酸复合材料的制备和性能研究
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批准号:31170524
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2011
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负责人:曹金珍
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依托单位:
偶联剂修饰木塑复合界面相容机制的介电弛豫解析
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批准号:30871966
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2008
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负责人:曹金珍
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依托单位:
压缩处理在水基防腐处理木材中的应用及其机理研究
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批准号:30500386
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2005
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负责人:曹金珍
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依托单位:
国内基金
海外基金