高温热处理对玛瑙省藤材色及化学成分的影响_牛思杰.pdf
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1、基金项目:“十二五”国家科技支撑计划课题()国家级大学生创新创业训练计划项目()安徽省 重点研究与开发计划项目()第一作者:牛思杰 男 硕士研究生 从事竹木材高效加工与利用研究:通信作者:武恒 男 副教授 主要从事生物质材料的改性与加工利用研究:高温热处理对玛瑙省藤材色及化学成分的影响牛思杰 谭俊林 孙小雨 武 恒 黄 赟 骆宗宁(安徽农业大学 合肥 合肥市产品质量监督检查研究院 合肥 安徽中澳职业科技学院 合肥)摘 要:为探究适合玛瑙省藤材的热处理条件 以饱和水蒸气做介质 选择、的温度条件和、的时间条件对试样进行热处理 测试热处理后藤材材色、化学成分、尺寸稳定性等的变化结果表明:热处理后的玛
2、瑙省藤材材色有明显改变 随着热处理时间的延长与处理温度的上升 玛瑙省藤材材色逐渐加深 热处理后玛瑙省藤材的化学成分含量发生明显改变 随着热处理温度的上升 纤维素含量占比逐渐增加 棕纤维素含量占比逐渐减小 苯醇抽提物含量占比在 以下逐渐减小、但在 时占比明显增加 经热处理后玛瑙省藤材的尺寸稳定性明显提升 且处理温度较处理时间为主要调控因素 由此可见 以饱和水蒸气做介质对玛瑙省藤材进行热处理是切实可行的 通过调控热处理温度和时间可提升玛瑙省藤材的尺寸稳定性 并可得到不同色彩梯度的玛瑙省藤材 可为玛瑙省藤材的加工与应用提供技术支持和理论依据关键词:玛瑙省藤 热处理 材色 化学成分 尺寸稳定性:./.
3、():.网络首发时间:2023-07-12 17:53:03网络首发地址:https:/ 瑙 省 藤()属 棕 榈 科 省藤亚科 省藤族 植物 其主要分布在亚洲、非洲的热带和亚热带地区 玛瑙省藤用途广泛 藤材具有韧性好、抗拉强度高、工艺性良好、轻便坚固等优点 是家具和手工编制工艺品的优良材料 在区域经济中发挥着重要作用 但玛瑙省藤材色单一色域区间较窄 且易在运输、存放、加工和使用过程中受到菌虫等生物的侵害 导致变色、腐朽、霉变等 影响藤材的质量和等级 进而影响产品外观 传统处理玛瑙省藤材的方式主要为硫磺熏蒸、过氧化氢浸泡漂白、浸渍等方式 其中多是化学处理方法 而在木材、竹材上广泛应用的绿色无污
4、染的热处理改性方式在玛瑙省藤材的研究和应用上相对较少有研究表明 微波和蒸汽加热会导致藤材色度学 参 数 发 生 不 同 程 度 改 变 其 中 明 度 差()、饱和度差()和色调角差()有所降低 在高温热处理条件下 单叶省藤材()的质量损失率随着热处理温度的升高与时间的延长而逐渐升高小白藤()在高温热处理下会导致其明度值与黄蓝色品质数下降 而红绿色品质数上升 由此可见 高温热处理对棕榈藤材的色彩及化学成分有十分显著的影响 鉴于此 本研究分析了不同热处理条件下玛瑙省藤材的材色、化学成分、干缩性及吸水性的变化 以探究其在热处理过程中材色与化学成分变化之间的相互关系 为玛瑙省藤材的高值化利用提供参考
5、和理论依据 材料与方法 试验材料试验 选 择 马 来 西 亚 玛 瑙 省 藤()藤条磨皮后气干至气干含水率 用无尘锯将藤条加工成长、宽、厚为 的试件 分选出无腐朽、无变色等无缺陷的试件 每 根为 组 共计 组 其中 组进行热处理试验 组为空白对照组 试验方法试验采用江苏星楠干燥设备有限公司生产的木材干燥热处理一体化处理箱()以饱和水蒸汽做介质进行热处理 热处理设置 种温度条件:、每个温度处理分别设置 个保温时间:、采用全因子试验方法 共 组热处理试验 空白对照组保持常温条件具体处理方法为:将试件放入干燥箱后 迅速升温至 并保持 以便试件受热均匀然后以 /的升温速度分别升温至、并在相应温度下分别
6、保持、此后转入降温调湿阶段 待含水率升至 后冷却出窑 当降低温湿度时湿球温度始终保持在常压下饱和蒸汽温度 材色测定采用 ()均匀色空间系统衡量热处理后试件的颜色 将不同条件热处理后的试件分组 在每根试件正反两面分别选取 个可以代表试件整体材色的测色点 使用精密色差仪()测量每组试件的明度指数()、红绿轴色度指数()、黄蓝轴色度指数()、色彩饱和度()、色调角()测试结果与未处理材进行比较并计算出变色度()化学成分测定参照国家标准/造纸原料分析用试样的采取 将用于化学成分分析的试件进行粉碎、过筛 选取符合国家标准中规定目数的藤粉备用参照国家标准/造纸原料有机溶剂抽出物含量的测定 进行试样中苯醇抽
7、提物的测定 参照国家标准/纸浆酸不溶木素的测定 进行试样中酸不溶木素的测定 干缩性、吸水性及失重率测试参考/棕榈藤材物理性能测试方法 对未处理和热处理后的试件进行吸水性测试 吸水性采用未处理试件和经热处理后的试件在规定时间内所吸水分的质量与绝干试件质量的百分比进行表征 由于试件为去皮藤材参照 木材物理力学性质试验方法 对其进行干缩性测试试件的失重率按公式()进行计算 其中为热处理前试样的绝干质量 为热处理后试样的绝干质量失重率 ()结果与分析 热处理对玛瑙省藤材视觉物理量的影响由图 可见 玛瑙省藤材经热处理后颜色逐渐加深 对照试件颜色趋近于白色 而经过 处理后的试件颜色为淡黄色 处理后的试件颜
8、色为浅咖色 处理后的试件颜色为深咖色 这表明热处理后试材颜色变化与温度密切相关 此外与木材类似 热处理时间也会对藤材的颜色指标产生明显影响 通过热处理可以增加玛瑙省藤材颜色的梯度 以适应更广泛的用途图 不同温度热处理后试件材色对比 热处理对试件材色、值的影响 由表 可知 试件的明度值()随热处理温度的升高总体呈现下降的变化趋势 当热处理时间为 时 处理温度为、时的值 分 别 较 对 照 降 低 、当热处理温度为 时 处理时间为、的 值 分 别 较 对 照 降 低 、由此可见 当热处理时间不变时 试件随处理温度的升高其 值下降较为明显且相对均匀 当热处理温度不变时 试材 值受处理时间的影响相对较
9、小 可见 处理温度是诱发藤材明度指数改变的关键因素表 不同热处理条件下试件的、值 指标处理时间/不同处理温度下试件的色度值未处理 注:表中数据为“平均值标准误”同行字母相同表示处理间差异性不显著()字母不同表示处理间差异性显著()小写字母代表数据符合方差齐性检验 两两比较为邦弗伦尼法 大写字母代表数据不符合方差齐性检验 两两比较为塔姆黑尼法 下同 对于 值而言 随着热处理温度的升高 总体呈现上升趋势 当热处理温度为 、处理时间为 时 红绿轴色度指数()较未处理试样上升了 上升趋势显著 说明热处理后试件颜色向红轴方向靠拢 在相同热处理温度下 随着处理时间的增加试件的 值呈小幅上升趋势 表明 值受
10、处理时间的影响并不明显 对于 值而言 与对照相比不同热处理温度均能增加试件的 值 表明试件经热处理后材色 值整体向黄轴方向靠拢 但以 时 值最大之后随处理温度升高 值呈下降趋势 在 试件的 值与对照差异较小通过分析不同热处理温度下试件的、数值变化可见 导致藤材颜色变化的主要因素是温度 时间因素次之 通过调节处理温度与处理时间可使藤材产生丰富的色彩变化 热处理对试件材色、的影响 不同热处理条件下试件的、值的分析结果见表 表 不同热处理条件下试件的、值 指标处理时间/不同处理温度下试件的色差值未处理 由表 可知 从试件的 值来看 在不同热处理条件下 值均较对照有所上升 当处理时间相同时 各处理温度
11、以 时试件的 值为最大 随着处理温度继续上升 值逐渐下降(图)当处理温度相同时 不同处理时间之间试件的 值略有差异 但差别不大 表明处理时间对色饱和度具有一定的微调作用从试件的色调角()来看 在不同热处理条件下 值均较对照明显下降 当热处理时间相同时 随着处理温度的升高 值逐渐变小 当处理温度不变时 随着热处理时间的延长 值也呈减小趋势(图)由于彩度容差与色调角具有直图 热处理对试件色彩饱和度的影响 接的相关性 色调角变小进一步说明处理温度升高与处理时间增加会间接导致试件的色饱和度下降图 热处理对试件色调角的影响 从试件的变色度()和明度差()来看 当热处理时间相同时 随着处理温度的升高 值逐
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