水溶性乙烯基单体改性木材尺寸稳定性提高机制*

郭登康 沈晓双 杨 昇 黄耀葛 李改云 储富祥

(中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091)

作为一种多孔性材料，木材在环境温湿度变化时会吸收或散发水分发生湿胀或干缩现象，产生翘曲、变形、开裂等，导致尺寸不稳定(刘彬彬等，2016)。木材尺寸稳定性改变主要源于木材中极性基团数量和细胞壁结构的变化(徐有明，2006)，而热处理、乙酰化处理和树脂浸渍处理等改性方式可在一定程度上提高木材尺寸稳定性。如采用石蜡和聚乙二醇改性木材，由于2种单体与木材组分不发生反应，因此不会减少木材中极性基团数量，但是改性剂可以填充木材孔隙并润胀细胞壁，改变细胞壁结构从而提高尺寸稳定性(Almaetal.，1996；Majkaetal.，2018)。热处理改性对木材化学成分影响显著，羟基等极性基团数量减少，但该种改性方式对木材细胞壁几乎无润胀作用(赵红霞等，2016；李贤军等，2009)。乙酰化处理木材时，酸酐不仅能与木材组分反应减少极性基团数量，而且也能起到润胀细胞壁的作用(Jebraneetal.，2011)。由此可见，不同改性方式提高木材尺寸稳定性的机制存在差异，探明木材尺寸稳定性提高机制对优化发展不同改性技术具有重要意义。

乙烯基单体通过自由基聚合在细胞腔内填充，可有效改善木材力学性能、尺寸稳定性和防腐性能等，是一种优良的改性方式(Dingetal.，2011；Ghorbanietal.，2017)；但该改性技术使用的多为非极性乙烯基单体，并以有毒的挥发性有机物(如丙酮、吡啶和四氢呋喃等)为溶剂，且反应只发生于细胞腔内，改性剂无法进入细胞壁中，对提高木材尺寸稳定性、耐久性等有一定限制作用(Furuno，1992)。……