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第五章 木材的化学性质 Chemical Properties of Wood 第一节、木材的化学成分 一、木材的基本元素 C(约50%)、H(约6.4%)、O(约42.6%)、N（约1%）等。 二、木材中的化学成分 纤维素 半纤维素 木（质）素：芳香族化合物 内含物(抽提物)：树脂、挥发性油类、单宁、色素等 灰分(矿物质)：占木材绝干重的0.3~1.0% (C6H10O5)n，结构单元的化学式为C6H10O5，n是聚合度，每一个纤维素分子平均约含7，000～10，000个葡萄糖基。 纤维素大分子的化学结构式： 结构特点： 结构单元是D-葡萄糖基，相邻的葡萄糖基扭转180°； 葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上； 三个羟基中有一个为伯醇基，二个为仲醇基； 葡萄糖基为环状结构； 葡萄糖基为陆环的吡喃式糖，为六节环，包含1－5连结的氧桥； 每个葡萄糖基的连结为1，4－β－甙键连结； 纤维素大分子中的D－葡萄糖基为β型。 二、纤维素纤丝的物理结构 1、两相结构理论： (1) 结晶区： (2)非结晶区(无定形区)： 2、结晶度：指纤维素分子中结晶区所占整个纤维素纤维整体的百分率。 结晶度增大，木材或纤维的抗拉强度、弹性模量、硬度、密度以及尺寸稳定性都增加；而它的伸长率、吸湿性以及对染料的吸着度和它的润长度、化学反应能力都随之降低。因此，木材或纤维的结晶度对于它们的性质有很大的影响。 三、纤维素的物理性质 1、吸湿性： （1）内在因素：由于纤维素分子链无定形区域内的羟基。 亲水性羟基的多少； 纤维素的结构； 无定形区的多少； 无定形区内大分子链排列的疏密程度。 （2）外在因素：主要是空气的温度和相对湿度。 因此，纤维素的吸湿性直接影响到木材的尺寸稳定性和强度。 四、纤维素的化学性质 第三节 半纤维素 纤维素和半纤维素的比较： 1、木素的结构 4、木素的显色反应 5、木素与木材物理性质的关系 (1)与木材强度有关系； (2)在温湿状态下木素塑化； (3)与木材热电学性质有关系； 总之，木材抽提物对木材的性质、加工工艺、人体健康和木材的合理利用均有一定影响，因而深入研究各种木材抽提物的组成、含量及特性对科学地确定木材加工工艺和合理利用木材资源均有实际意义。 木材具有天然的酸碱性质，确认世界上绝大多数木材呈弱酸性，仅有极少数木材呈碱性，这是因为木材中含有天然的酸性成分。木材的酸碱性是木材的重要的化学性质之一，对木材的某些加工工艺有明显的影响作用。 一、木材的酸性成分 木材中的酸性主要来源于木材抽提物、半纤维素的糖醛酸和乙酰基、木质素具有的弱酸性和纤维素含有的羟基。 二、木材的pH值 木材的pH值一般泛指木材中水溶性物质的酸性和碱性的程度，通常以木粉的水抽提物的pH值表征，世界上绝大多数木材的pH值介于4.0~6.0之间。 有人建议，根据木材的pH值大小将木材分成两类：①酸性木材：木材的pH值小于6.5，绝大多数树种的边材和多数书中的心材在此范围内。②碱性木材：木材的pH值大于6.5，为少数木材的心材所具有。 木材的pH值随树种、树干部位、生长地域、采伐季节、贮存时间、木材含水率以及测试条件和测试方法等因素的变化而存在差异。例如，木材的含水率降低，其木材的pH值随之降低。因为随着木材的干燥，木材抽提物及木材组分受到氧化或分解，木材中不挥发的酸性物质浓度增加等都会使木材的酸性升高。 第五节 木材抽提物 木材抽提物对材性、加工及其利用的影响： 抽提物对木材颜色的影响——木材具有的不同颜色与细胞腔、细胞壁内填充或沉积的多种抽提物有关。 抽提物对木材气味、滋味的影响——树种不同，其木材中所含抽提物的化学成分有差异，因而从某些木材中逸出的挥发物质不同所具有的气味不同，未挥发的成分具有不同的滋味。 抽提物对木材强度的影响——含树脂和树胶较多的热带木材其耐磨性较高。 木材抽提物对材性、加工及其利用的影响： 抽提物对木材渗透性的影响——刺槐木材含有较丰富的侵填体，因而木材的纵向渗透性较低。 抽提物对胶合性能的影响——抽提物是木材表面污染，是胶粘剂固化不良。 抽提物对涂饰性能的影响——当木材油漆时，会发生漆膜变色，这是由于当木材含水率增高时，木材内部的抽提物向表面迁移在表面析出的结果