蔗糖/氮羥甲基樹(shù)脂改性速生林木材的力學(xué)性能1)

李月萍 肖澤芳 張其 黃政 謝延軍

(生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱，150040)

蔗糖/氮羥甲基樹(shù)脂改性速生林木材的力學(xué)性能1)

李月萍 肖澤芳 張其 黃政 謝延軍

(生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱，150040)

以蔗糖為改性主劑、二羥甲基二乙烯脲(DMDHEU)為交聯(lián)劑對(duì)人工速生林木材——楊樹(shù)和輻射松進(jìn)行改性處理，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了蔗糖/DMDHEU水溶液真空加壓浸漬和高溫干燥固著處理對(duì)木材的表面能、膠合強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、握釘力、抗劈力等力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：與素材相比較，改性處理并不改變木材的表面自由能，木材的膠合性能未受影響。由于密度增加，改性楊木和輻射松的抗彎彈性模量提高了51%和84%，握釘力增加幅度達(dá)32%和115%。然而，改性處理導(dǎo)致木材的抗拉強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度、抗劈力都有不同程度的下降。綜上所述，該處理工藝獲得的楊木和松木具有改善的粘、釘組裝集成能力，但要避免用于承受高載荷的部件。

蔗糖；人工林木材；化學(xué)改性；表面自由能；膠合性能；力學(xué)強(qiáng)度

人工速生林木材已經(jīng)成為我國(guó)木材工業(yè)重要的工業(yè)原料，但其具有密度低、材質(zhì)軟、尺寸穩(wěn)定性差、易變形開(kāi)裂和腐朽霉變等缺點(diǎn)，主要用于制備低端的膠合板、集成材等低附加值材料[1]?；瘜W(xué)改性是一類提升木材品質(zhì)的有效方法，主要是利用活性單體、預(yù)聚體與木材細(xì)胞壁羥基發(fā)生接枝或交聯(lián)反應(yīng)，固著并充脹細(xì)胞壁，從而調(diào)控木材密度、改善尺寸穩(wěn)定性、增強(qiáng)耐腐朽和耐老化性能等[2]?，F(xiàn)有成熟的木材改性產(chǎn)業(yè)技術(shù)主要是甲醛基樹(shù)脂(如低分子量脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂等[3-4])及具有反應(yīng)活性的單體(如糠醛、二羥甲基二乙烯脲(DMDHEU)[5-7]、醋酸酐等[8])。雖然改性木材性能較未處理材的確得到顯著改善，但也存在釋放游離甲醛、游離酚、醋酸等揮發(fā)物污染環(huán)境問(wèn)題。

針對(duì)揮發(fā)物釋放問(wèn)題，課題組開(kāi)發(fā)了基于多羥基化合物(如低分子糖)為改性主劑的綠色改性技術(shù)。糖本身即是木材中聚糖(纖維素和半纖維素)大分子的組成單元，來(lái)源自然且資源豐富[9-10]，用其改性木材是基于自增強(qiáng)的學(xué)術(shù)思想。然而，低分子糖是多羥基化合物，缺乏與木材細(xì)胞壁羥基反應(yīng)的活性官能團(tuán)，難以在木材中固著，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)試劑析出污染表面和改性效果下降等問(wèn)題。利用交聯(lián)劑在糖和木材細(xì)胞壁分子之間構(gòu)建化學(xué)鍵合是實(shí)現(xiàn)糖固著的有效方式，He等[11]采用DMDHEU和檸檬酸作為交聯(lián)劑，均能將糖有效固著在楊木中。DMDHEU固著糖的原理主要是通過(guò)分子上兩個(gè)氮羥甲基活性官能團(tuán)分別與糖和木材細(xì)胞壁分子上的羥基發(fā)生醚化反應(yīng)而交聯(lián)，另外，DMDHEU分子間也易發(fā)生縮合形成大分子，包覆糖分子而抑制糖的流失；檸檬酸則是在高溫條件下兩個(gè)相鄰羧酸反應(yīng)脫水形成酸酐中間產(chǎn)物，酸酐再分別與糖和細(xì)胞壁分子的羥基反應(yīng)形成酯鍵交聯(lián)[12]。糖與DMDHEU或檸檬酸協(xié)同改性處理能有效減少楊木水飽和產(chǎn)生的體積膨脹，增強(qiáng)木材的尺寸穩(wěn)定性；水性丙烯酸涂料在改性木材表面的漆膜附著力和抵抗室外自然老化的能力也明顯增強(qiáng)[13]。然而，改性木材與加工和應(yīng)用相關(guān)的物理力學(xué)性能還未見(jiàn)報(bào)道。

本研究以蔗糖為改性主劑，DMDHEU為交聯(lián)劑協(xié)同改性楊木和輻射松兩種人工速生林木材，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了改性處理對(duì)木材膠合性能、抗彎強(qiáng)度、順紋抗剪強(qiáng)度、握釘力、抗劈力等性能。

1 材料與方法

1.1 材料

楊木(PopulusadenopodaMaxim)板材購(gòu)于黑龍江省哈爾濱市方正縣，板材尺寸為2 000 mm(長(zhǎng))×200 mm(寬)×25 mm(厚)，早材平均寬度2.50 mm，晚材平均寬度1.08 mm，密度0.38 g/cm3；輻射松(PinusradiataD. Don)板材產(chǎn)于新西蘭北島的人工速生林木材，板材尺寸為2 000 mm(長(zhǎng))×350 mm(寬)×40 mm(厚)，早材平均寬度3.77 mm，晚材平均寬度1.48 mm，密度0.43 g/cm3。蔗糖(C12H22O11),購(gòu)于科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純(AR)，純度為98%以上；1,3-二羥甲基-4,5-二羥基亞乙烯基脲(DMDHEU)購(gòu)于巴斯夫公司(中國(guó))，固質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%；反應(yīng)催化劑MgCl2.6H2O,購(gòu)自于天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司，分析純(AR)，純度為98%；圓鋼釘,購(gòu)于哈爾濱永昌化學(xué)試劑經(jīng)銷處，釘長(zhǎng)為45 mm，釘桿直徑為2.5 mm的普通低碳鋼釘。

1.2 設(shè)備

浸漬罐，規(guī)格0.8 m(直徑)×2.2 m(高)，型號(hào)JG-08，沈陽(yáng)維科真空技術(shù)有限公司生產(chǎn)；接觸角測(cè)量?jī)x，型號(hào)OCA20，德國(guó)Data-Physics Instruments GmbH公司生產(chǎn)；萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)Instron 4466，上海英斯特朗公司生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 木材改性處理

木材浸漬處理：將楊木和輻射松板材垛疊放于浸漬罐中，板間用20 mm(厚)×20 mm(寬)的木條隔開(kāi)以利于浸漬液均勻滲透。閉合浸漬罐，抽真空至罐體壓力為-0.01 MPa，保持該真空度6 h；然后利用真空將浸漬液(蔗糖/DMDHEU/MgCl2.6H2O混合液)吸入罐體至液面高于木材300 mm，加壓至1.0 MPa，并保持該壓力12 h。經(jīng)該工藝浸漬的楊木和輻射松板材完全浸透，平均吸液率為150%。

浸漬木材干燥工藝：將浸漬后的材垛移出浸漬罐，置于室內(nèi)環(huán)境氣干30 d使含水率降到30%以下，將材垛放入干燥窯中逐步將木材干燥至含水率3%左右(表1)，然后將溫度升至110 ℃保溫48 h，再升溫至120 ℃保溫48 h，使蔗糖/DMDHEU/木材體系進(jìn)行充分的交聯(lián)反應(yīng)。干燥完后的木材在干燥窯內(nèi)自然冷卻后，取出放到室內(nèi)環(huán)境下調(diào)節(jié)30 d左右待用。改性楊木和改性輻射松的質(zhì)量增加率分別為25.7%和38.5%。

表1 楊木與輻射松板材干燥工藝

1.3.2 表面自由能測(cè)定

不同液體在素材和改性材表面的接觸角通過(guò)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定，測(cè)試用的3種液體為二碘甲烷、乙二醇和去離子水。在20 ℃和65%相對(duì)濕度的條件下，測(cè)量?jī)x微注射器每次5 μL，液滴依靠自身重量滴落，通過(guò)顯微攝像結(jié)合數(shù)據(jù)處理進(jìn)行圖像分析。每組試樣用8個(gè)重復(fù)試件，每個(gè)試件上測(cè)試2個(gè)點(diǎn)，共計(jì)16次測(cè)試。表面自由能根據(jù)Young-Good-Girifalco-Fowkes公式得出[14-15]。

表2 檢測(cè)木材表面能所用液體的表面張力 mJ·m-2

1.3.3 膠合強(qiáng)度測(cè)試

刨光板材在室內(nèi)環(huán)境(25 ℃、65%相對(duì)濕度)下調(diào)節(jié)平衡，單面滾涂三聚氰胺改性的脲醛樹(shù)脂膠黏劑(平均施膠量約250 g/m2)，然后冷壓48 h。測(cè)試試件參照GB/T 17517—1998制備，并進(jìn)行膠合強(qiáng)度測(cè)試，試件在穩(wěn)定的剪切壓力下于(60±20)s內(nèi)破壞，每組木材的重復(fù)試件20個(gè)。

1.3.4 力學(xué)性能測(cè)定

素材和改性木材的力學(xué)性能均參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試?？箯潖?qiáng)度和抗彎彈性模量分別根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1936.1—2009和GB/T 1936.2—2009測(cè)試，試件尺寸為300 mm(長(zhǎng))×20 mm(寬)×20 mm(厚)，測(cè)試速度為2 mm/min。抗拉強(qiáng)度測(cè)試依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1938—2009，試件制成啞鈴型，測(cè)試試件在1.5～2.0 min內(nèi)在有效部分破壞，試件破壞部分不在有效部分的數(shù)據(jù)予以舍棄。順紋抗剪強(qiáng)度依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1937—2009進(jìn)行，測(cè)試試件在有效時(shí)間內(nèi)破壞，測(cè)試速度為3 mm/min?？古y(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1942—2009進(jìn)行，調(diào)控儀器測(cè)試速度使楔形切口試樣在0.2～0.5 min內(nèi)破壞。木材握釘力實(shí)驗(yàn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14018—2009進(jìn)行，試樣尺寸為150 mm(長(zhǎng))×50 mm(寬)×50 mm(厚)，預(yù)先在試樣相應(yīng)位置鉆直徑約1.8 mm、深約20 mm的引導(dǎo)孔，再將釘子釘入試樣至相應(yīng)記號(hào)處，測(cè)試過(guò)程中均速加載，在1～2 min內(nèi)將釘子拔動(dòng)為止。所有試件在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前在20 ℃、65%的相對(duì)濕度條件下平衡1周左右，每組測(cè)試20個(gè)重復(fù)樣。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差利用OriginLab Corporation的OriginPro 9.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果標(biāo)注在平均值后面。

2 結(jié)果與分析

2.1 表面自由能

楊木素材的表面自由能均值為42.1 mJ/m2，改性楊木的表面自由能均值較未處理?xiàng)钅旧愿?，但?shù)據(jù)和偏差并不大(表3)，表明改性處理并未實(shí)質(zhì)性改變楊木的表面自由能。雖然DMDHEU的氮羥甲基能夠和木材或糖的羥基發(fā)生醚化反應(yīng)封閉該極性基團(tuán)，然而糖和DMDHEU本身都是多羥基化合物，一個(gè)DMDHEU分子除了有兩個(gè)具有反應(yīng)活性的氮羥甲基外，還有兩個(gè)非活性的自由羥基[16]。所以與素材相比較，改性木材中自由羥基的總數(shù)并未減少，這與改性木材和素材具有相似平衡含水率的發(fā)現(xiàn)一致[11]。與楊木素材和改性材相比，輻射松素材和改性材的表面能標(biāo)準(zhǔn)偏差更大，這主要是由于輻射松細(xì)胞中含有樹(shù)脂等抽提物，導(dǎo)致測(cè)試溶液在各測(cè)試點(diǎn)上的數(shù)據(jù)偏差較大[17]。整體而言，輻射松素材和改性材的表面自由能與楊木相當(dāng)，改性處理也并不改變輻射松的表面自由能(表3)。傳統(tǒng)的改性處理(如乙?；⒎尤?shù)脂/脲醛樹(shù)脂改性等)多數(shù)是通過(guò)反應(yīng)封閉木材中極性羥基(降低表面自由能)來(lái)達(dá)到木材尺寸穩(wěn)定性改善等目標(biāo)，但也同時(shí)導(dǎo)致水性涂料和膠黏劑在木材表面的潤(rùn)濕受到影響，必須對(duì)現(xiàn)有涂料/膠黏劑配方進(jìn)行改性，從而增加了涂飾/粘接成本。從該角度來(lái)看，本研究的改性處理并不改變木材表面自由能，因而不影響水性涂料和膠黏劑在木材表面的鋪展?jié)櫇瘛?/p>

2.2 膠合強(qiáng)度

楊木素材膠層的剪切強(qiáng)度均值為8.23 MPa，與楊木素材相比，改性處理對(duì)木材膠層的剪切強(qiáng)度基本無(wú)影響(表3)。與楊木相比，輻射松素材的膠層剪切強(qiáng)度更高，這可能歸因于輻射松不同的微觀構(gòu)造。所用輻射松的平均生長(zhǎng)輪寬度接近10 mm，早材的體積比和細(xì)胞腔直徑均較大，因而膠黏劑更容易滲透進(jìn)入細(xì)胞腔(尤其是早材部分)形成膠釘。改性處理后，輻射松的膠層剪切強(qiáng)度均值稍有下降，但在統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)可視為無(wú)影響(表3)。該結(jié)果與表面能分析結(jié)果(表3)一致，確認(rèn)蔗糖/DMDHEU改性不影響膠黏劑對(duì)木材表面的潤(rùn)濕和膠接強(qiáng)度。肖澤芳等[13]也發(fā)現(xiàn)幾種水性丙烯酸涂料在蔗糖/DMDHEU改性木材表面也有很好的潤(rùn)濕性。以上結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)該改性木材對(duì)目前通用的水性涂料和膠黏劑的適應(yīng)性。

2.3 力學(xué)性能

經(jīng)蔗糖/DMDHEU改性處理后的楊木，抗彎強(qiáng)度比楊木素材下降46%，抗彎強(qiáng)度測(cè)試后改性楊木試件的斷面呈現(xiàn)棕褐色，也表明處理木材發(fā)生了顯著的化學(xué)變化(表3)。楊木抗彎強(qiáng)度的下降主要?dú)w因于木材高溫干燥過(guò)程中，木材細(xì)胞壁中纖維素和半纖維素，尤其是半纖維素，在催化劑存在下發(fā)生催化水解，從而破壞細(xì)胞3大組分大分子間的鍵合，導(dǎo)致木材的拉伸強(qiáng)度下降[6]。在進(jìn)行抗彎強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，木材上表面受到壓應(yīng)力作用，而下表面則受到拉應(yīng)力作用；抗拉強(qiáng)度下降幅度過(guò)大的話，會(huì)抵消由于密度增加導(dǎo)致的上表面抗壓強(qiáng)度增加，因而木材整體呈現(xiàn)抗彎強(qiáng)度下降。輻射松素材的抗彎強(qiáng)度與楊木素材相當(dāng)，但改性輻射松的抗彎強(qiáng)度均值較輻射松素材增加約17%，然而數(shù)據(jù)偏差比較分散，顯示增長(zhǎng)并不顯著(表3)。與改性楊木抗彎強(qiáng)度下降相對(duì)比，改性輻射松抗彎強(qiáng)度稍微增加，可能主要?dú)w因于輻射松獲得的質(zhì)量增加率(38.5%)比楊木的(25.7%)高，改性試劑部分存在于輻射松木材細(xì)胞壁中，超量的部分則在細(xì)胞腔中固化形成剛性的增強(qiáng)體[11]，從而增強(qiáng)輻射松木材。

蔗糖/DMDHEU處理后的楊木和輻射松的抗彎彈性模量分別比相應(yīng)的素材提高了50以上(表3)，這表明木材經(jīng)蔗糖/DMDHEU改性后剛性增強(qiáng)。改性楊木和輻射松抗彎彈性模量提高主要?dú)w因于3個(gè)方面：首先，DMDHEU在細(xì)胞壁中的交聯(lián)作用，導(dǎo)致細(xì)胞壁微纖絲在外部載荷作用下的自由滑移受到抑制[6]；另外，改性試劑滲透擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞壁微纖絲間的微孔，也可能阻礙微纖絲的相對(duì)移動(dòng)；第三，由于試劑充脹細(xì)胞壁微孔，導(dǎo)致相同溫度和相對(duì)濕度條件下木材細(xì)胞壁內(nèi)的水分比素材更少，因而在外部載荷下對(duì)微纖絲的增塑作用更弱[6]。改性后的楊木和輻射松抗彎彈性模量相當(dāng)，之所以改性輻射松抗彎彈性模量增強(qiáng)幅度高于改性楊木，主要是由于輻射松素材的抗彎彈性模量比楊木素材更低。這歸因于輻射松素材密度(0.38 g/cm3)低于楊木素材密度(0.40 g/cm3)，即輻射松素材單位體積的剛性物質(zhì)比楊木略少[18]。

蔗糖/DMDHEU改性楊木和輻射松的抗拉強(qiáng)度均值分別較各自的素材下降60%和50%(表3)，抗拉強(qiáng)度下降主要?dú)w因于配方中含有催化劑MgCl2。與HCl等質(zhì)子酸不同，MgCl2本身并不能提供質(zhì)子參與水解，但它能和多糖的糖苷鍵上氧原子提供的自由電子對(duì)形成路易斯酸加合物，從而極化糖苷鍵，使其更易受到水合氫離子(本研究改性試劑pH<6)的攻擊而發(fā)生斷裂[6，19]。楊木和輻射松改性處理后順紋抗剪強(qiáng)度分別降低21%和54%(表3)，表明改性木材剪切面上細(xì)胞分子間相互作用強(qiáng)度下降。這一方面是因?yàn)槟静母男赃^(guò)程中多糖分子水解導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)碎片化，分子碎片較素材大分子抵抗剪切應(yīng)力的能力更低；另一方面，以半纖維素為主的多糖水解可破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)致密性，削弱微纖絲之間的摩擦力。

未處理?xiàng)钅竞洼椛渌伤夭牡目古?qiáng)度相似，約為9.4 N/mm。改性處理也導(dǎo)致楊木和輻射松木材抗劈力強(qiáng)度下降，降低幅度約30%(表3)。抗劈力主要是檢驗(yàn)?zāi)静牡挚勾怪庇诩y理方向拉力的能力，與木材細(xì)胞壁大分子間橫向結(jié)合強(qiáng)度(如氫鍵和范德華力)及木材微觀構(gòu)造(如楔形口所處位置細(xì)胞形態(tài))緊密相關(guān)。本研究中，蔗糖能與DMDHEU反應(yīng)并被接枝到木材細(xì)胞壁大分子上，DMDHEU本身交聯(lián)細(xì)胞壁微纖絲的概率較低，因?yàn)槿绻宦?lián)微纖絲，DMDHEU則沒(méi)有多余的活性官能團(tuán)與蔗糖分子反應(yīng)來(lái)固著糖。因此糖/DMDHEU在細(xì)胞壁中并不增強(qiáng)微纖絲之間的橫向作用力，反而會(huì)因?yàn)樗麄冊(cè)谖⒗w絲中的充脹作用，破壞微纖絲之間的氫鍵結(jié)合，導(dǎo)致抗劈力強(qiáng)度下降。

表3 改性木材與未改性材的力學(xué)性能

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

木材握釘力受樹(shù)木種類、含水率、密度、硬度、彈性及紋理方向等多種因素影響[20]。楊木素材的徑切面和弦切面握釘力相當(dāng)，均高于端面握釘力(表4)。

表4改性與未改性楊木和輻射松的握釘力

N·mm-1

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

這是因?yàn)樵趶角忻婧拖仪忻?，鐵釘均要垂直穿過(guò)木材細(xì)胞壁，切斷木材細(xì)胞壁大分子，并將細(xì)胞壁纖絲沿細(xì)胞軸方向擠壓，這種擠壓產(chǎn)生的摩擦力比鐵釘從斷面釘入(把細(xì)胞壁纖絲擠向周圍的細(xì)胞空腔)產(chǎn)生的摩擦力要大。改性楊木在徑切面、弦切面和端面上的握釘力較素材相應(yīng)面增加了32%、12%和18%，這主要?dú)w因于改性后木材整體密度增加，鐵釘釘入后所產(chǎn)生的摩擦力也就相應(yīng)增加[21-22]。輻射松素材3個(gè)面上的握釘力與楊木素材相似，但改性后握釘力在相應(yīng)面上比輻射松素材增加115%、100%和76%，這是因?yàn)楦男暂椛渌傻馁|(zhì)量增加率比楊木更高，改性輻射松的密度比改性楊木更高。

3 結(jié)論

利用蔗糖/DMDHEU改性試劑真空加壓浸漬楊木和輻射松，并經(jīng)過(guò)氣干、窯干和高溫聚合的干燥過(guò)程，獲得改性木材，較為系統(tǒng)地評(píng)價(jià)了改性工藝對(duì)楊木和輻射松典型力學(xué)性能的影響。結(jié)果證實(shí)，改性處理并不改變木材的表面能和膠合性能(以三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂為例)，因此不影響改性木材后續(xù)的拼接集成加工。由于密度增加，改性木材的彈性模量和握釘力較未改性素材明顯改善。然而，木材的抗拉強(qiáng)度、抗剪切、抗劈力強(qiáng)度下降較為嚴(yán)重，需要進(jìn)一步優(yōu)化浸漬工藝配方，調(diào)低聚合溫度，降低甚至避免改性處理過(guò)程中木材細(xì)胞壁分子的水解，以提高改性木材的力學(xué)強(qiáng)度，拓展改性木材的應(yīng)用領(lǐng)域。

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MechanicalPropertiesoftheFast-growingPlantedWoodChemicallyModifiedwithSucroseandN-MethylolResin

//Li Yueping, Xiao Zefang, Zhang Qi, Huang Zheng, Xie Yanjun

(Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)

Both fast-growing plantation wood species, poplar wood (PopulusadenopodaMaxim) and radiata pine (PinusradiataD. Don) were impregnated with aqueous solution containing sucrose, acting as a cell wall bulking agent, and 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethyleneurea (DMDHEU), working as a cross-linking agent, followed by kiln-dry running through various temperatures. The modifying effects on the surface free energy, gluability, bending- and tensile-strength, nail-holding power, and cleavage strength were systematically measured and evaluated. The surface free energy and shear strength of melamine-modified urea formaldehyde resin on the modified wood were comparable to those on the untreated controls. The poplar and pine exhibited an improvement of 51% and 84% in modulus of elasticity via bending test, and 32% and 115% in nail-holding power. However, the modification with sucrose/N-methylol resin caused a decrease in modulus of rupture, shear strength, and cleavage strength to different extent. Therefore, the modified wood can be assembled by gluing and nailing, but may be avoided to use as load-bearing units.

Sucrose; Fast-growing wood; Chemical modification; Surface free energy; Gluability; Mechanical strength

S781.7

1)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31470585)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2572015EB03)。

李月萍，女，1990年2月生，生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。E-mail:liyueping99@126.com。

肖澤芳，生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，副教授。E-mail：xiaozefang@hotmail.com。

2017年1月30日。

責(zé)任編輯：戴芳天。

//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(10)：44-48.