木材科學(xué)復(fù)習(xí)資料

木材學(xué)重要大題集錦一、針葉樹材和闊葉樹材在解剖特征上的差異木射線具有單列射線和紡錘型射線，前者存在于所有針葉樹材的樹種中。肉眼下不甚明顯。木射線主要由射線薄壁細(xì)胞組成，但在松樹樹種中還存有木射線管胞射線較發(fā)達(dá)，有單列射線和多列射線，部分樹種還具有聚合木射線。多列射線存在于所有闊葉樹材樹種中，在肉眼下木射線較為明顯或甚明顯。木射線由射線薄壁細(xì)胞組成，分成橫臥和直立兩種射線薄壁細(xì)胞軸向薄壁組織含量較少，只存在于部分樹種中。在肉眼下不明顯。軸向薄壁組織的分布類型較簡單含量較多，存在于大多數(shù)樹種中，在肉眼下明顯可見。其分布類型較為復(fù)雜胞間道含有樹脂道。樹脂道只存在在松科的松屬、落葉松屬、云杉屬、銀杉屬、黃杉屬和油杉屬等的木材中含有樹膠道，存在于部分熱帶樹種的木材中細(xì)胞腔內(nèi)的內(nèi)含物1僅少數(shù)樹種細(xì)胞腔內(nèi)含有草酸鈣結(jié)晶。在細(xì)胞腔內(nèi)含有樹脂在不少樹種細(xì)胞腔而含有草酸鈣結(jié)晶，其結(jié)晶形狀是多樣的。在不少熱帶樹種細(xì)胞腔中含有二氧化矽。在細(xì)胞腔內(nèi)含有樹膠、白堊質(zhì)等。在導(dǎo)管腔內(nèi)含有侵填體二、 細(xì)胞壁的超微構(gòu)造微團(tuán)、微纖絲和纖絲木材細(xì)胞壁的組織結(jié)構(gòu)，是以纖維素作為“骨架”的。它的基本組成單位是一些長短不等的鏈狀纖維素分子。這些纖維素分子鏈平等排列，有規(guī)則地聚集在一起稱為微團(tuán)(又稱基本纖絲)。由微團(tuán)組成微纖絲；由微纖絲組成纖絲；纖絲再聚集形成粗纖絲；粗纖絲相互接合形成薄層；許多薄層再聚集形成細(xì)胞壁。結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)在纖維素大分子鏈排列最致密的地方，分子鏈平行排列，定向良好，形成纖維素的結(jié)晶區(qū)。分子鏈與分子鏈間的結(jié)合力隨著分子鏈間距離的縮小而增大。當(dāng)纖維素分子鏈排列的致密程度減小時(shí)，在分子鏈間形成較大的間隙，彼此之間的結(jié)合力下降，纖維素分子鏈間排列的平行度下降，此部分成為纖維素的非結(jié)晶區(qū)(即無定形區(qū))。結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)之間無明顯的絕對(duì)界限。三、 細(xì)胞壁層的結(jié)構(gòu)胞間層(ML)細(xì)胞分裂后，最早形成的分隔部分，隨即再在此層的兩側(cè)沉積形成初生壁。胞間層主要由一種無定形、膠體狀的果膠物質(zhì)所組成，在偏光顯微鏡下呈各向同性。通常將胞間層和其兩側(cè)的初生壁合在一起，稱之為復(fù)合胞間層。初生壁(P)在胞間層兩側(cè)最早沉積的壁層。它是在細(xì)胞繼續(xù)增大時(shí)所形成的壁層，它可隨著細(xì)胞的增大而不斷增大，所以鑒定初生壁的標(biāo)準(zhǔn)，是看細(xì)胞不斷增大時(shí)，壁層是否繼續(xù)增大。次生壁餌）次生壁是細(xì)胞停止增大以后，在初生壁上繼續(xù)形成的壁層。其主要成分是纖維素和半纖維素的混合物。在細(xì)胞壁中，次生壁最厚，占細(xì)胞壁厚度的95%以上。在次生壁上，由于纖維素分子鏈組成的微纖絲排列方向不同，又可明顯的分出三層。即次生壁外層（S）、次生壁中層（S）和次生壁內(nèi)1 2層（S3）。其中S2層纖維絲排列方向?qū)δ静牡牟馁|(zhì)有直接影響，S2較厚，纖維絲角度較小，則其材性較好。次生壁各層微纖絲角：S1層50-70°；S2層10-30°；S3層60-90°。四、木材三大素與木材性質(zhì)和加工工藝的關(guān)系木質(zhì)素木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)與木材樹種分類（木材的化學(xué)識(shí)別）有關(guān)，對(duì)木材的顏色有重要影響；木質(zhì)素的化學(xué)反應(yīng)特性與制漿造紙工藝密切相關(guān)；木質(zhì)素的紫外光譜特性對(duì)木材表面劣化和木材保護(hù)有重要作用；木質(zhì)素的高聚物特性對(duì)木材及木質(zhì)基材料的膠合性能產(chǎn)生影響等。莫爾氏反應(yīng)：將木材浸入1%的高錳酸鉀溶液5分鐘，水洗后用3%稀鹽酸處理，再用水沖洗，最后浸入濃氨溶液中。針葉樹材顯黃色或黃褐色，闊葉樹材顯紅色或紫紅色。纖維素纖維素在細(xì)胞壁中起著骨架物質(zhì)的作用，對(duì)木材的物理、力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)有著重要影響。纖維素的吸濕性。纖維素具有吸濕性質(zhì)。當(dāng)吸收水蒸氣時(shí)稱為吸濕；當(dāng)蒸發(fā)水蒸氣時(shí)稱為解吸；當(dāng)直接吸收水分時(shí)稱為吸水。纖維素的吸濕性直接影響到纖維的尺寸穩(wěn)定性及強(qiáng)度。木材吸濕與解吸、木材吸濕滯后效應(yīng)、木材的熱效應(yīng)以及木材的軟化與壓縮現(xiàn)象均與纖維素的吸濕性質(zhì)有密切的關(guān)系。纖維素與木材改性的關(guān)系與木材防腐處理的關(guān)系。通常所用的水溶性防腐劑只能進(jìn)入纖維素的無定形區(qū)，而且對(duì)木材來說，注入深度較淺，尤其是某些樹種的心材，因滲透性低更難注入。與木材塑化處理的關(guān)系。木材的塑化通常是先采用蒸煮的方法軟化木材，然后再進(jìn)行塑化。與木材強(qiáng)化處理的關(guān)系。半纖維素對(duì)木材強(qiáng)度的影響半纖維素在細(xì)胞壁中起粘結(jié)作用，木材經(jīng)熱處理后多糖的損失主要是半纖維素。半纖維素的變化和損失不但削弱木材的韌性，而且也使抗彎強(qiáng)度、硬度和耐磨性降低。對(duì)木材吸濕性的影響半纖維素是無定形物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)上含有親水性基團(tuán)，因而它是木材中吸濕性最大的組分。另一方面，在熱處理時(shí)，半纖維素中的某些多糖容易裂解為糖醛和某些糖類的裂解產(chǎn)物。這些物質(zhì)在熱量的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成不溶于水的聚合物，可降低木材的吸濕性。對(duì)木材酸度的影響在潮濕和溫度高的環(huán)境中，半纖維分子上的乙?；菀装l(fā)生水解而生成醋酸，使木材酸性增加。對(duì)制漿造紙質(zhì)量的影響半纖維素含量適當(dāng)?shù)募埩?，打漿時(shí)容易吸水潤脹，易于細(xì)纖維化，增加纖維比表面積，有利于纖維間形成氫鍵結(jié)合，因而提高紙張強(qiáng)度。對(duì)濕法纖維板生產(chǎn)工藝的影響半纖維素的水解對(duì)木用熱磨法分離纖維有利。半纖維素的含量多的原料塑性大，能縮短磨漿時(shí)間；木材中的纖維素和半纖維素都含有大量的游離羥基，熱壓時(shí)這些組分中的羥基相互作用形成氫鍵和范德華力的結(jié)合，因而濕法纖維板不施膠而能熱壓成板。五、幼齡材和成熟材材性有無差異？營林培育與材質(zhì)改良間的關(guān)系作用原理。1.幼齡材和成熟材材性差異幼齡材圍繞髓心呈圓柱體，是受頂端分生組織活動(dòng)影響的形成層區(qū)域所產(chǎn)生的次生木質(zhì)部。生長樹木中，當(dāng)樹冠進(jìn)一步上移，頂端分生組織對(duì)下面某一高度形成層區(qū)域的影響減小，成熟材也就開始形成。幼齡材和成熟材在材性上有差異，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：木材構(gòu)造幼齡材的纖維長度，徑、弦向直徑及壁厚，纖維長寬比均小于成熟材，但壁腔比大于成熟材幼齡材更容易出現(xiàn)螺旋紋理幼齡材的S2層微纖絲角比成熟材大木材物理力學(xué)性質(zhì)幼齡材晚材率及密度比成熟材低幼齡材縱向干縮大于成熟材，橫向干縮小于成熟材幼齡材鋸材質(zhì)量低于成熟材幼齡材中有較高的應(yīng)力木比例幼齡材各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)均低于成熟材木材化學(xué)性質(zhì)針葉樹幼齡材與成熟材相比，有較高木質(zhì)素和高聚糖，較低的纖維素和半乳甘露聚糖。幼齡材單位體積的漿產(chǎn)量比成熟材低。營林培育與材質(zhì)改良間的關(guān)系作用原理從“生態(tài)條件影響木材構(gòu)造、構(gòu)造決定材性、材性決定用途”這一原理出發(fā)，對(duì)林木進(jìn)行定向培育。林木定向培育是指按最終用途及材種對(duì)材性的基本要求，正確選擇樹種造林，選育新品種，確定各林種主伐利用林齡，通過合理營林措施(造林密度、林分間伐、施肥、灌溉、修枝、繁殖)和良種選育改善材質(zhì)，培育量多質(zhì)優(yōu)的木材。材質(zhì)生物質(zhì)改良是通過材質(zhì)遺傳改良方法或營林培育措施培育優(yōu)質(zhì)木材。材質(zhì)遺傳改良，是利用生物技術(shù)改造或設(shè)計(jì)出新的優(yōu)良基因。在優(yōu)良基因的控制作用下，培育出具有優(yōu)良材質(zhì)性能的木材，并且使其優(yōu)良材質(zhì)性能得以世代相傳，從而獲得永久性材性改良效果。它是林木定向培育，提高木材材質(zhì)的最根本措施。六、木材阻燃與木材防腐的機(jī)理1?阻燃機(jī)理（1） 防焰機(jī)理物理作用：A覆蓋作用：在木材熱解溫度區(qū)以下阻燃藥劑熔融，覆蓋在木材表面，能抑制氣體的發(fā)生；B熱作用：包括隔熱、吸熱、熱傳導(dǎo)三種作用。氣體作用：A稀釋氣體作用：藥劑分解時(shí)產(chǎn)生的不燃性氣體銷煙性氣體稀釋可燃性氣體混合氣體；B抑制火焰內(nèi)的連鎖反應(yīng)：利用在火焰下熱分解或氣體產(chǎn)生的活性氣體的解媒作用，使火焰內(nèi)的連鎖反應(yīng)停止，從而抑制燃燒?；瘜W(xué)作用：用化學(xué)變化抑制木材的熱分解和氧化過程，如脫水炭化作用，氫鍵結(jié)合作用。（2） 防塵機(jī)理阻燃劑能改變氧化反應(yīng)過程，降低發(fā)熱量，減少能量供給，使之不足以維持灼熱燃燒。2.防腐機(jī)理（1）機(jī)械隔離防腐機(jī)械隔離防腐，如表面涂飾，將木材暴露的表面保護(hù)起來，能阻止木材與外界環(huán)境因子直接接觸，以防止微生物的侵蝕，這種方法是以油漆作為木材防腐，但其效果有限。(2)毒性防腐毒性防腐是靠防腐劑的毒性抑制微生物生長，或被微生物吸收而不經(jīng)毒死，現(xiàn)在的防腐劑多是以毒殺作用來達(dá)到防腐目的的。七、木材環(huán)境性特性包括哪些內(nèi)容？試從該方面談?wù)勀銓?duì)人類愛用木材裝飾居住環(huán)境的原因。木材的環(huán)境特性包括：視覺特性、觸覺特性、調(diào)濕特性、空間聲學(xué)特性和對(duì)生物體的調(diào)節(jié)特性。木材的視覺特性主要由木材顏色、光澤、圖案等物理參數(shù)以及與人類視覺相關(guān)并可定量表征的心理量組成。是多方面因素在人眼中的綜合反映，木材對(duì)光有柔和反射，使得木材呈現(xiàn)出美麗的自然木紋和賞心悅目的顏色。木材觸覺特性包括冷暖感、粗滑感和軟硬感等，這一特性使木材給人觸覺上的和諧。木材的調(diào)濕特性是木材具備的獨(dú)特性能之一，也是其作為室內(nèi)裝飾材料、家具材料的優(yōu)點(diǎn)所在。所謂材料的調(diào)濕特性，就是靠材料自身的吸濕與解吸作用，直接緩和室內(nèi)空間的濕度變化，木材在某種程度上能起到穩(wěn)定濕度的作用，有利于提供給人類一個(gè)濕度適宜的居住環(huán)境。木材的空間聲學(xué)性質(zhì)是指木材作為建筑裝飾材料或特殊用途材料時(shí)，對(duì)室內(nèi)空間聲學(xué)效果以及對(duì)房屋之間隔音效果的影響調(diào)整作用。木材好的隔音效果也是其作為室內(nèi)裝飾材料的原因之一。木材對(duì)人體的心理、生理特性，舒適性等健康指標(biāo)關(guān)系密切。居住環(huán)境中適當(dāng)?shù)哪静穆蕦⒂欣谌梭w系的心理和生理健康。八、 木材中水分的移動(dòng)含水率小于纖維飽和點(diǎn)時(shí)水蒸氣沿著細(xì)胞腔并通過紋孔膜上的小孔，由內(nèi)向外擴(kuò)散。因毛細(xì)管的作用，吸著水沿著細(xì)胞壁內(nèi)微毛細(xì)管系統(tǒng)的移動(dòng)。沿著鄰近的細(xì)胞壁內(nèi)的微毛細(xì)管與細(xì)胞腔形成的大毛細(xì)管之間，呈水蒸氣或液態(tài)水相互交替式的移動(dòng)。含水率大于纖維飽和點(diǎn)時(shí)只可能有依靠毛細(xì)管張力差所引起的液態(tài)水 自由水沿著細(xì)胞腔與紋孔的移動(dòng)。九、 木材具有干縮濕脹的原因？試舉例說明木材的這種特性對(duì)其利用的影響。木材具有干縮性和濕脹性是因?yàn)槟静脑谑蛭鼭駮r(shí)，木材內(nèi)所含水分向外蒸發(fā)，或干木材由空氣中吸收水分，使細(xì)胞壁內(nèi)纖絲間，微纖絲間和微晶間水層變薄而靠攏或變厚而伸展。從而導(dǎo)致細(xì)胞壁乃至整個(gè)木材尺寸和體積發(fā)生變化。由于這種特性，使得木材在干燥過程中，不僅會(huì)發(fā)生線尺寸和體積大小的收縮，而且會(huì)產(chǎn)生干縮應(yīng)力及翹曲、變形和干裂等干燥缺陷、嚴(yán)重影響木材的加工利用。十、木材濕脹干縮的各向異性的原因微纖絲傾角差的影響。在樹干縱切面上的各向異性依存于木質(zhì)部纖維壁內(nèi)厚度最大的次生壁中層微纖絲角和纖維的螺旋紋理的傾角。兩者的傾角越小，則木材縱向干縮或濕脹率越小，橫向干縮率或濕脹率越大。在橫切面上的各向異性，特別是針葉材，是因?yàn)榇紊谥袑拥奈⒗w絲傾角在徑向壁受到紋孔的影響比弦向壁受到的要大。射線組織的影響由于木材射線組織的抑制作用，木材徑向的干縮率或濕脹率比弦向的小。細(xì)胞壁的數(shù)量，特別是胞間層數(shù)量的影響細(xì)胞壁的厚度與數(shù)量，尤其是非結(jié)晶性的胞間層束縛了纖維的自由移動(dòng)，影響木材的濕脹率或干縮率。早晚材差異的影響在橫向或弦向晚材的濕脹率比早材大，在徑向，是早、晚材濕脹率之差的平均值產(chǎn)生影響的。徑向壁和弦向壁中的木質(zhì)素含量差別的影響由于一般木質(zhì)部纖維的徑向壁比弦向壁的木質(zhì)素含量高，因而吸濕變形性也小。同時(shí)，木材纖維的胞壁是微纖絲排列和化學(xué)組成明顯不同的多層結(jié)構(gòu)，這兩者均是導(dǎo)致木材的橫向濕脹干縮各向異性的主要因素。十一、影響木材力學(xué)性質(zhì)的因素密度木材的強(qiáng)度和剛性隨密度的增大而增高。含水率在纖維飽和點(diǎn)以上，木材含水率的變化對(duì)木材力學(xué)強(qiáng)度幾乎無影響。在纖維飽和點(diǎn)以下，隨著含水率下降，木材干縮，膠束間內(nèi)聚力增大，內(nèi)摩擦系數(shù)增高且單位體積重量增大，因而力學(xué)強(qiáng)度增大。溫度在20-160°C，木材強(qiáng)度隨溫度升高而較均勻的減小；溫度超過160°C，木材強(qiáng)度下降速度明顯增大。濕材隨溫度升高強(qiáng)度下降的程度明顯大于干材。木材缺陷不同各類的缺陷對(duì)木材力學(xué)強(qiáng)度的影響各不相同；相對(duì)而言，影響最大的是節(jié)子、斜紋和裂紋。長期荷載木材的黏彈性理論表明，在荷載的長期作用下，木材強(qiáng)度會(huì)逐漸降低。所施加的荷載愈大，木材能經(jīng)受的時(shí)間愈短。十二、新型木材塑合木塑合木（也稱木塑復(fù)合材）是指將有機(jī)單體注入木材的微細(xì)結(jié)構(gòu)中，采用電子束