熱改性木材分析技術(shù)（低場核磁共振法）

木材改性是改進(jìn)木材性質(zhì)的工藝過程，它用化學(xué)、生物或物理介質(zhì)作用于木材，使木材在服務(wù)周期中，人們所希望的性質(zhì)得到加強(qiáng)。

木材改性的方法

木材化學(xué)改性：化學(xué)反應(yīng)物與木材細(xì)胞壁聚合物羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)物與木材基質(zhì)之間生成共價鍵

木材熱改性：對木材加熱，導(dǎo)致木材成分的一定程度的降解，從而使木材性質(zhì)產(chǎn)生所希望的改善

木材表面改性：采用化學(xué)、物理或生物（酶）試劑施加于木材表面，以獲得所希望的性能改善。

木材浸漬改性：用惰性材料（浸漬劑）填充木材基質(zhì)，以便獲得所希望的性能改變。

木材壓密化改性：先對木材汽蒸或熱水煮，使其軟化，然后在熱壓機(jī)上將木材熱壓到旨定厚度，從而改善木材密度和強(qiáng)度。

木材熱改性的機(jī)理（木材炭化）

熱改性是迄今為止木材改性的方法中，工業(yè)化推廣應(yīng)用最成功、經(jīng)濟(jì)效益顯著的木材改性方法。

木材是由半纖維、纖維素、木素和少量抽提物組成。半纖維素耐熱性能較差，在高溫作用下首先降解，生成游離的乙酸、甲酸、甲醇，而釋放的有機(jī)酸作為一種催化劑又加速了半纖維素及纖維素?zé)o定形區(qū)的降解，因而木材中吸濕性羥基顯著減少，使木材的吸濕性降低，尺寸穩(wěn)定性增加。又隨著纖維素?zé)o定形區(qū)的降解，從而增加了結(jié)晶區(qū)的比例，這也降低了木材的吸濕性，增加了尺寸穩(wěn)定性。此外，熱處理過程中，木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加也增加了尺寸穩(wěn)定性。

熱改性木材性能改善的幾個原因

-木材熱降解過程中，生成乙酸、甲酸等酸性物質(zhì)，這使熱處理材中腐朽菌的代謝過程受到影響，從而增強(qiáng)了耐腐性。

-木材熱降解過程中，生成了多種酚類化合物，香草醛能阻止或延緩腐朽菌的生長。

-纖維素結(jié)晶區(qū)比例的增加，限制或延緩了非酶的氧化劑對纖維素長分子鏈的降解及可溶的低聚糖或單糖對木材細(xì)胞腔的擴(kuò)散。

-木素網(wǎng)狀體中橫向連接的增加，阻礙了非酶的氧化劑的反應(yīng)以及木素分解酶對木素的降解。

-熱改性材吸濕性及吸水性的降低，也不利于腐朽菌的寄生和繁殖。

低場核磁共振法用于熱改性木材研究原理

低場核磁共振法可用于熱改性木材顯微結(jié)構(gòu)和水分組成的研究。對不同溫度下熱改性木材樣品進(jìn)行研究，并與未改性的木材樣品進(jìn)行比較。采用脈沖場梯度激發(fā)回波法研究木材不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)中孔隙的高度各向異性大小分布。低溫孔隙率測量得到了束縛水大小的上限值，結(jié)合低溫孔隙率測量和弛豫測量數(shù)據(jù)可以確定細(xì)胞壁微孔的大小。

核磁共振低溫孔隙率法能夠測定多孔材料的孔徑分布。被限制在小孔內(nèi)的物質(zhì)的熔點低于大塊物質(zhì)的熔點。這種降低的固液相變溫度是在核磁共振低溫孔隙率測定法中檢測到的。核磁共振低溫孔隙率法適用于測定孔徑從幾納米到幾百納米的材料的孔徑分布。在非常小的孔隙中，液體根本不會凍結(jié)。上限是由受限物質(zhì)的冰點降低與孔徑之間的反比關(guān)系確定的。