热处理毛竹材吸湿与解吸特性

雷文成,张亚梅,于文吉,余养伦

(中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 100091)

竹材是我国重要的可再生利用的生物质资源，竹材及其制品已经被广泛应用于建筑、家具、工艺品和装饰材料等领域[1]。然而，竹制品在使用过程中会出现开裂变形、霉变、虫蛀等缺陷[2-4]，极大限制了竹材的应用范围。

热处理作为一种环境友好型材料改性方法，在木、竹材企业已被广泛应用。热处理使得材料表面的颜色加深[2,5]，可用于替代珍贵木材作为高档家具用材；热处理可以改善材料的尺寸稳定性[5-8]，提高生物耐久性[2-3]。但是，热处理会降低竹材的力学性能[5-6,9]，尤其是当热处理温度高于180 ℃时，竹材的静曲强度会显著降低，竹材材质变脆[5]。竹材在180 ℃热处理时，其静曲强度损失量低于10%[5]，同时尺寸稳定性也得到较好的改善，更适合应用于室内和室外环境中。

吸湿性是竹材及其制品使用过程中的重要参数，对竹材的尺寸稳定性、力学性能、耐久性和耐候性都有重要影响[9-10]。目前，180 ℃热处理对竹材吸湿和解吸特性的影响研究较少，其尺寸稳定性改善机制需要进一步探讨。动态水分吸附法由于操作方便、数据精确、耗时短，已被广泛应用于木/竹材水分吸附特性的研究。笔者采用动态水分吸附分析仪(dynamic vapour sorption，DVS)测试了竹材在180 ℃热处理前后等温吸附曲线的变化情况，利用Guggenheim-Anderson-deBoer (GAB)吸附模型和Hailwood-Horrobin(H-H)吸附模型对等温吸附曲线进行模拟分析，同时采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对竹材的化学成分进行分析，从而揭示热处理对竹材吸湿和解吸性能的影响，以期为热处理竹材的应用提供基础数据和技术支持。……