化學改質對木材耐久性之影響__臺灣博碩士論文知識加值系統

本論文係探討化學改質對於木材耐久性的影響，試驗結果顯示木材以醋酸酐、丁酸酐與己酸酐 ... 特別是以異丙基環氧丙基醚處理，可以提高硬槭木半纖維素與木質素的熱穩定性。

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由於容積膨潤的效果，化學改質木材具有良好的尺寸安定性，其中，以乙二醛、異丙基環氧丙基醚、丁酸酐以及己酸酐等處理的效果較好。

木材經過乙二醛、環氧丁烷、丁二酸酐、順丁烯二酸酐與鄰苯二甲酸酐處理後，反應所形成之醚鍵或酯鍵在150-300℃會產生降解，即熱穩定性較差；而異丙基環氧丙基醚、甲基丙烯酸環氧丙酯、醋酸酐、丁酸酐、己酸酐等處理，並不會影響杉木的熱穩定性，即杉木處理材的熱穩定性與未處理材相同；而硬槭木經過這些處理後，特別是以異丙基環氧丙基醚處理，可以提高硬槭木半纖維素與木質素的熱穩定性。

木材經過真菌腐朽後，纖維素受到破壞，使木材的最大分解速率溫度降低，在醚化處理中的甲基丙烯酸環氧丙酯、環氧丁烷以及異丙基環氧丙基醚處理，均可以改善木材對褐腐菌與白腐菌的耐腐朽性；而在酯化處理中，以鄰苯二甲酸酐、醋酸酐、丁酸酐與己酸酐處理均能提升杉木的耐腐朽性，減少木材腐朽後的重量損失率。

由熱重分析亦進一步得知，異丙基環氧丙基醚、醋酸酐、丁酸酐與己酸酐等處理材經過腐朽試驗後，處理材的最大分解速率溫度並未產生變化，即處理材纖維素的聚合度並未受到降解。

又木材經紫外光照射後，光氧化作用促使木質素的結構受到破壞，纖維素的降解，且使木材結晶度降低。

一般透明塗料仍無法改善木材的耐光性，為了瞭解位於塗膜下木材的光變色與化學結構變化，將照光後的游離塗膜與下方木材分別加以解析，得知仍有部分紫外光可穿透塗膜，而於塗膜中添加光安定劑可以減少紫外光的穿透，故減緩塗膜下方木材的光劣化。

比較各種化學改質木材的耐光性，以丁酸酐處理材照光後的顏色變化最少，可以有效抑制木材的光黃化。

由紅外線光譜、電子自旋共振光譜與散反射光譜分析結果顯示，丁酸酐處理杉木照光後所產生的酚氧自由基較未處理材為少，不但減少酉昆類等有色劣解物的形成，且抑制丁醯化木質素照光後的化學結構變化，故能有效地改善木材的耐光性。

綜合上述的結果顯示，木製品可依用途不同，以適當的化學改質處理提高耐久性。

Theeffectsofchemicalmodificationsonthedurabilityofwoodwereevaluatedinthisstudy.Afteracetylation,butyrylationorhexanoylation,theamountsofthehydroxylgroupsreducedandthenthehygroscopicityoftreatedwooddecreased.Acylationofwoodcomponentsincreasedthemoistureexcludingefficiencyofwoodandretardedtheabsorptionofwater.Withthesameamountofhydroxylgroupsubstitution,amongthreeacylationtreatmentsthehighermoistureexcludingefficiencyofhexanoylatedwoodwasachievedbecauseitssubstitutedfunctionalgrouphadthegreatermolecularweight.Theimprovementindimensionalstabilityofmodifiedwoodwasduetothebulkingeffectofwoodafterchemicalmodification.Amongthechemicalmodificationtreatments,theglyoxaltreatment,theisopropylglycidylethertreatment,butyricanhydridetreatment,andhexanoicanhydridetreatmentexhibitedthesuperiordimensionalstability.Thethermostabilitiesofchemicalmodifiedwoodwereexaminedbythermogravimetry.ThecleavageofgraftedetherbondsoresterbondsofChinafirtreatedwithglyoxal,butyleneoxide,succinicanhydride,maleicanhydride,andphthalicanhydride,respectively,ccurredatbetween150℃to300℃.Ontheotherhand,thethermostabilityofChinafirtreatedwithisopropylglycidylether,glycidylmethacrylate,aceticanhydride,butyricanhydride,andhexanoicanhydride,respectively,wasthesameasthatoftheuntreatedspecimen.Thethermostabilityofmapletreatedwiththesamechemicalreagents,especiallywithisopropylglycidylether,wasamelioratedbyimprovingthethermostabilityofhemicellulosesandligninaftertreatment.Thestructureofthecellulosewasdeterioratedafterthedecaytestwithrotfungi,whichresultedinthedecreaseofthemaximumdecompositiontemperatureofwood.Amongtheetherificationtreatments,theglycidylmethacrylatetreatment,thebutyleneoxidetreatment,ortheisopropylglycidylethertreatmentcanmelioratethedecayresistanceofwood.Amongtheesterificationtreatments,theweightlosspercentagesofwoodtreatedwithphthalicanhydride,aceticanhydride,butyricanhydride,andhexanoicanhydride,respectively,weregreatlyreducedafterdecaytest.Basedonthethermogravimetryanalysis,themaximumdecompositiontemperaturesofwoodtreatedwithisopropylglycidylether,aceticanhydride,butyricanhydride,andhexanoicanhydride,respectively,wereunchangedafterdecaytest.Itdemonstratedthatthedegreeofpolymerizationofcelluloseofthesetreatedwoodsdidn''tdecreaseafterdecaytest.Duetothephotochemicaloxidation,thestructureofligninwasdecomposedafterexposuretotheultravioletlight.Thedestructionofcelluloseresultedinthedecrementofcrystallinitywiththeirradiationtime.Itcouldn’teffectivelyinhibitthephotoyellowingofthewoodbycoatingwithclearcoatings.Toillustratethephotoyellowingandthechemicalstructurealterationsofwoodbeneaththeclearcoatings,theirradiatedfreefilmsandirradiatedwoodspecimensunderneaththefreefilmswereexamined.Theresultsrevealedthatsomeultravioletlightpenetratedthefreefilmsreachedtheinterfacebetweenwoodandcoatingfilm.Theadditionoflightstabilizersintocoatingcouldslowdownthephotodegradationofwoodunderneathbyreducingmoreamountofthepenetratingultravioletlight.Afterthelightfastnesstesting,thecolordifferenceandyellownessindexofbutyrylatedwoodweresignificantlyreduced,indicatingthatbutyrylationinhibitedthephotoyellowingofwood.ResultsoftheIRanalysis,ESRanalysis,andthediffusereflectancespectrumdemonstratedthattheinhibitionofphotodiscolorationofbutyrylatedwoodwascausedbyreducingtheformationofthephenoxylradicalsafterirradiation,andthensignificantlydecreasedthecoloredchromophoricderivativessuchasquinoidcompoundsformedonthewoodsurface.Itwasalsoproventhatthechangeinthechemicalstructureofbutyrylatedmilledwoodligninafterirradiationwaslessthanthatofuntreatedmilledwoodlignin.Hence,thelightfastnessofwoodcanbeimprovedbybutyrylation.Accordingtotheaboveresults,itisfeasiblethat,inordertosatisfythespecificrequirementsforwoodutilization,thedurabilityofwoodproductscanbeprolongedbytreatingwoodwithproperchemicalmodification. 封面目錄表目次圖目次摘要Summary壹、緒言貳、文獻回顧一、木材的缺點(一)尺寸的不安定性(二)生物劣化(三)木材的光劣化(四)木材的天候劣化二、木材的化學改質－醚化處理(一)醚化的反應類型及機制(二)醚化處理的化學反應分析(三)醚化處理對木材性質的影響三、木材的化學改質－酯化處理(一)酯化的反應類型及機制(二)酯化處理的化學反應分析(三)酯化處理對木材性質的影響參、材料與方法一、試驗材料二、試驗方法三、性質分析肆、結果與討論一、化學改質木材的化學結構變化(一)醚化木材的化學結構變化(二)酯化木材的化學結構變化二、化學改質木材的吸濕性(一)醚化木材的吸濕性(二)酯化木材的吸濕性三、化學改質木材的尺寸安定性(一)醚化木材的尺寸安定性(二)酯化木材的尺寸安定性四、化學改質木材的熱穩定性(一)木材的熱穩定性(二)醚化木材的熱穩定性(三)酯化木材的熱穩定性五、化學改質木材的耐腐朽性(一)木材的耐腐朽性(二)化學改質木材的耐腐朽性(三)化學改質木材經真菌腐朽後的化學結構變化(四)化學改質木材經真菌腐朽後的熱性質六、化學改質木材的耐光性(一)素材的光劣化1.素材照光後的表面顏色變化2.室內放置與加速耐光試驗的相關性3.素材表面的化學結構變化4.素材表面的結晶度變化5.素材表面的粗糙度變化(二)透明塗裝木材的光劣化1.透明塗裝材的光劣化(1).不同透明塗料塗裝木材之耐光性比較(2).木材種類對透明塗裝木材耐光性之影響(3).添加不同光安定劑對透明塗裝木材耐光性之影響(4).聚胺基甲酸酯塗裝木材照光後表面性質的變化2.游離塗膜下層木材的光劣化(三)醚化木材的耐光性(四)酯化木材的耐光性1.酯化木材的光劣化2.丁醯化木質素的耐光性伍、結論陸、參考文獻 王松永、丁昭義1984林產學。

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林產工業4(2):   1. 柳杉心材變色之研究―環境因子影響及易變色抽出成分之初探 2. 回收廢紙用於積層紙板之製造研究 3. 天然耐久木材抗腐朽機制之探討 4. 紫外光硬化壓克力塗料對木材耐久性之改善 5. 木質地板消費市場之研究 6. 台灣杉與土肉桂精油及其成分之生物活性 7. 影響木材耐久性主要因子之研究 8. 木材防腐藥劑添加防黴劑對其處理材抗發霉性質之改善 9. 熱處理對木材聲學性質之影響 10. 木材防腐藥劑成分對木材真菌之抑制效能 11. 台灣傳統建築木構材之天候劣化調查與分析 12. 家具新產品開發流程之研究-以國內小型家具工廠個案為例 13. 棲蘭山台灣樹繁殖枝條葉部性狀之研究 14. 棲蘭山地區台灣樹空間型式之分析 15. 三斗石櫟苗木對不同光度及磷肥之形態暨生理反應     簡易查詢 | 進階查詢 | 熱門排行 | 我的研究室