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木质资源材料学

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木质资源材料学_第1页
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1.边材:在木质部中,靠近树皮(通常颜色较浅)的外环部分,在立木时含水率较高,具有生理功能的 木材2.心材:是指髓心与边材之间(通常颜色较深)的木质部,在立木时含水率较低,已不具有生理功能的, 由边材转变而来,是一个非常复杂的生物化学的过程3.早材:在一个生长轮内,靠近髓心一侧,材质较松软,材色浅的木材4.晚材:在一个生长轮内,靠近树皮一侧,材色深,组织较致密的木材 5.在一个生长季节内由早材和晚材共同组成的一轮同心生长层,即为生长轮或年轮 6.导管是绝大多数阔叶树材所具有的中空状轴向输导组织,在横切面上可以看到大小不等的孔眼,称为 管孔7.纹孔是指木材细胞壁加厚产生次生壁时,初生壁上未被增厚的部分,即次生壁上的凹陷,在立木中, 它是相邻细胞间的水分和养分的通道8.螺纹加厚:在次生壁内表面上,由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状突起,呈螺旋状环绕着细胞内壁, 这种加厚组织称为螺纹加厚通常呈S型9.螺纹裂隙:针叶材的应压木的主要特征,是壁上的裂隙,延至复合胞间层,会削弱细胞的强度,与水 平线夹角大于 45°10.导管是由一连串的轴向细胞形成无一定长度的管状组织,构成导管的单个细胞称为导管分子导管专 司输导作用。

11.两个导管分子纵向相连时,其端壁相通的孔隙称为穿孔 12.生材密度=生材质量/生材体积13.气干密度=气干材质量/气干材体积14.绝干密度=绝干材质量/绝干材体积 15.基本密度=绝干材质量/生材体积 最常用的是气干密度和基本密度,在运输和建筑上,一般采用生材密度,在比较不同树种的材性时,使用 基本密度16.平衡含水率,即木材在平衡状态时含水率它会随着温度的升高而降低 17.解吸:当木材中的压力大于大气压时,木材中水分向空气中蒸发的过程18.吸着:当木材中的压力低于大气压时,木材吸收空气中的水分过程 19.滞后现象:在相同的温湿度条件下,由吸着过程达到的木材的平衡含水率低于由解吸过程达到的平衡 含水率的现象吸着达到的平衡含水率与解吸达到的平衡含水率之间的比值称为滞后率20.强度:是抵抗外部机械力破坏的能力 21.硬度:是抵抗其他刚性物体压力的能力 22.刚性:是抵抗外部机械力造成尺寸和形状变化的能力 23.韧性:是木材吸收能量和抵抗反复冲击载荷;或 抵抗超过比例极限的短期应力 24.塑性:当施加于木材的应力在其弹性限度以内时,去除外力后变形将回复原尺寸;当应力超过木材的 弹性限度时,去除外力后,木材仍会残留一个当前不能恢复的变形,将这个变形称为塑性变形。

木材所表 现出的这一性质称为塑性25.木材同时体现弹性固体和黏性流体的综合特性称作黏弹性蠕变和松弛是黏弹性的主要内容 蠕变:在恒定应力下,木材应变随时间的延长而逐渐增大的现象 松弛:在恒定应变下,木材应力随时间的延长而逐渐减少的现象26.结晶区:在纤维素大分子链排列最致密的地方,分子链规则平行排列,定向良好,反映出一些晶体的 特征的地方非结晶区(无定形区 ):纤维素分子链排列松散、杂乱无章,不构成结晶格子,分子间距离较大 27.木射线:在木材横切面上,有许多颜色较浅,从髓心向树皮方向呈辐射状排列的组织 在横切面上木射线呈浅色辐射状细线从髓心达树皮 ,显示其侧面宽度和长度; 在径切面上带光泽横列的斑纹或短带,显示其长度和高度;在弦切面上呈短线或纺锤形状,显示其宽度和高度在阔叶树材中,根据射线薄壁细胞类别及组合,可分为同型木射线和异型木射线两类:(1)同型木射线:射线组织全部由横卧细胞组成的木射线(2)异型木射线:射线组织全部或部分由方形或直立细胞组成的木射线在针叶树材中,根据木射线的构成,分为同胞木射线和异胞木射线两类: (1)同胞木射线:针叶树材中,由射线薄壁细胞构成的木射线 (2)异胞木射线:针叶树材中,由射线薄壁细胞和射线管胞构成的木射线 28.树脂道:贮藏树脂的胞间道,在针叶树材中,由泌脂细胞围绕而成的长形细胞间隙。

在横切面上呈浅 色针状的小点,有轴向树脂道和径向树脂道轴向树脂道在木材横切面上常星散分布于早晚材交界处或晚 材带中,在纵切面上呈各种不同长度的深色小沟槽径向树脂道存在于纺锤状木射线中,非常细小 具有正常树脂道的针叶树材主要有松属、落叶松属、云杉属、黄山属、银山属、及油杉属按照此顺序, 树脂道数量从多到少,少到油杉属只有轴向树脂道,分泌能力从强到弱 29.轴向管胞:广义轴向管胞是针叶材中沿树干主轴方向排列的狭长状厚壁细胞它包括狭义轴向管胞(简 称管胞,即通常的轴向管胞,90%以上)、树脂管胞(含有树脂)和索状管胞(在树脂道旁边起固定作用) 三类后两者具有树脂道的针叶材才有 轴向管胞是针叶材中轴向排列的厚壁细胞,两端封闭(闭管细胞),内部中空,细而长,薄壁上还具有纹 孔(具缘纹孔),同时其输导水分和机械支撑的作用,是决定针叶材材性的主要因素 30.井字区:在针叶材中,在径切面由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉的区域 31.木材细胞壁主要由纤维素(骨架作用,骨架物质)、半纤维素(增加刚性,基体物质)、木质素(使细 胞壁坚硬,结壳物质或硬固物质)三种成分构成木材细胞壁这三种成分的物理作用特征,细胞壁被称为 钢筋混泥土建筑。

32.纤维素的氢键:纤维素链上的主要功能基羟基(一OH基)之间或一OH基与O—、N—和S—基团能 够形成联结,即氢键纤维素大分子链之间氢键形成的条件:1、 羟基存在是先决条件2、 相邻大分子中的羟基距离<=0..3nm 产生氢键:木材结构1.1 树木来自种子植物,可以分为两大类: 木本裸子植物(针叶树材,无孔材,软材); 木本双子叶被子植物(阔叶树材,有孔材,硬材) 1.2 树木的生长 树木的生长是初生长(顶端生长、高生长)和次生长(直径生长)共同作用的结果 高生长是根和茎主轴生长点的分生活动,即顶端分生组织或原分生组织的分生活动的结果 直径生长是形成层细胞分裂的结果,形成层原始细胞向外形成次生韧皮部,向内形成次生木质部k表皮原—表皮顶端分生组织皮层原一—皮层(初生韧皮部厂次生韧皮部(咼生长)-初生维管束]维管束形成层Y「中柱原一—中柱(直径生长)L次生木质部L-髓 L初生木质部经过次生长后树木的结构:表皮一皮层一初生韧皮部一次生韧皮部一维管束形成层一次生木质部一初生木 质部一髓1.3形成层原始细胞的种类: 1.纺锤形原始细胞分生韧皮部和木质部的轴向细胞;2.射线原始细胞分生韧皮部和木质部的射线细胞。

1.4阔叶管孔的排列(在横切面上)及分布:管孔的排列用于对散孔材的整个生长轮、环孔材晚材部分的特征进行描述管孔排列的类型有星散状,径 列或斜列,弦列管孔的大小及分布:根据管孔在横切面上一个生长轮内的分布和大小情况,分为以下6 种类型:① 散孔材:在一个生长轮内早晚材管孔的大小没有明显的区别,分布也较均匀,早晚材区别不明显的树种 如:软荚红豆,鹅掌楸② 半散孔材(半环孔材):早材管孔比晚材管孔稍大,从早材到晚材的管孔逐渐变小,管孔大小界线不明 显如:香樟、乌桕③ 环孔材:在一个生长轮内,早材管孔比晚材管孔大得多,并沿生长轮呈环状排成一至数列根据管孔的排列方式可分为: 1.星散状:檫木,苦楝;2.榆木状:榔榆;3.火焰状:米锥④ 辐射孔材:早晚材管孔大小无显著差别,呈径向辐射状,穿过一个或数个年轮如:黄槠、拟赤杨⑤ 切线孔材:在一个年轮内全部管孔呈数列切线状,并在宽射线间向树心凸起如:银桦⑥ 交叉孔材(花样孔材):管孔在一个生长轮范围内有规律呈交叉状排列1.5 阔叶树材轴向薄壁组织分类(宏观,微观):轴向薄壁组织的排列:根据在横切面上,轴向薄壁组织 与导管连生情况,将其分为离管型轴向薄壁组织和傍管型轴向薄壁组织两大类。

1)离管型轴向薄壁组织:指轴向薄壁组织不依附于导管周围,其排列方式有宏观: 1.切线状;2.网状;3.离管带状;4.轮界状;微观: 1.切线状;2.网状;3.离管带状;4.轮界状:轮始状、轮末状;5.星散状;6.梯状 (2)傍管型轴向薄壁组织:指排列在导管周围,将导管的一部分或全部围住,并且沿发达的一侧展开的 轴向薄壁组织,其排列方式有:宏观: 1.环管束状;2.翼状;3.聚翼状;4.宽带状微观: 1.环管束状;2.翼状;3.聚翼状;4.宽带状;5.帽状(单侧傍管);6.稀疏状 1.6树木从小到大的结构单元7000—15000个 约 40根 2—4根 木素D-葡萄糖基 纤维素分子链 基本纤丝 微纤丝一(壁的基本组成单位) (宽约3.5—5.0nm,(宽约10—30nm)壁的最小单位)及半纤维素 和细胞腔 相同纤丝 粗纤丝 ►薄层 细胞壁层 细胞存于其间空隙 (宽0.4—1um)和树根1. 8针叶树材组成细胞轴向厚壁轴向管胞 索状管胞 树脂管胞轴向细胞轴向薄壁针叶树材组成细胞轴向薄壁细胞 轴向树脂道泌脂细胞横向细胞横向厚壁木材的化学性质横向薄壁射线薄壁细胞 横向树脂道泌脂细胞1. 1 木材化学成分,有细胞壁物质和非细胞壁物质之分或称为主要化学成分和少量化学成分无机物(灰分)少量组分有机物(芳香族、萜烯及萜烯类、脂肪族化合物)木材纤维素(水解单糖一D-葡萄糖)(骨架结构)碳水化合物 半纤维素(水解单糖一D-葡萄糖、D-半乳糖主要组分 D-甘露糖、D-木糖、L-阿拉伯糖)(填空物质)木质素(结壳物质)1. 2纤维素:它是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子化合物,有还原性。

纤维素的化学结构是1, 4-0-D-吡喃式失水聚葡萄糖组成纤维素的化学结构特点:1、 葡萄糖基的连接为1, 4-p -貳键连接2、 单元是D-葡萄糖基,相邻的葡萄糖基旋转180°,纤维素链的重复单元是纤维素二糖基3、 葡萄糖基包含三个醇羟基,分别位于2、3、6三个C原子上,C2、C3的羟基为仲醇羟基,C6的羟基 为伯醇羟基4、 C1 位置具有隐性醛基,显还原性,具有极性和方向性5、 葡萄糖基为氧环式结构(椅式的环式结构)纤维素为环式吡喃型,由D-葡萄糖基在1—4位置,以B -貳键连接而成链状高分子化合物1. 3 半纤维素:半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖,分子量较低,聚合度小,大多带有 支链一般针叶树材中纤维素和半纤维素的含量低于阔叶树材的,但木质素的含量却相反 凡能水解分离出木糖、半乳糖等植物细胞壁部分(1) 阔叶树材的半纤维素,高聚糖主要有两种:木糖和葡甘聚糖,约占 20-35%2) 针叶树材的半纤维素,高聚糖主要为:①半乳糖基葡萄糖基甘露聚糖②阿拉伯糖基-4-氧-甲基-葡萄 糖醛酸基木聚糖,前者约占 15-35%,后者约占 5-10%1. 4 木质素:是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物。

木质素的化学结构是苯丙烷类结构单元组成的复杂多酚类高聚物,含有多种活性官能团,木质素分为阔叶 树木质素、针叶树木质素、草类木质素,在木本植物中,木质素含量为20%—35%,草本植物中为 15%— 20%木质素是一个三维网状的聚酚化合物 ,它的结构是一种物质的结构模型,是按测定结果平均出来的假定 分子结构,这些测定包括:元素组成、结构单元和比例、官能团、连接方式,从而推得结构模型1)木质素的结构单元:苯丙烷作为木质素的主体结构单元,苯基丙烷单元分成三类:愈疮木基丙烷(G)、 紫丁香基丙烷(S)和对羟基丙烷(H)针叶树木质素一愈创木基结构为主、紫丁香基结构单元和对羟苯基结构单元极少阔叶树木质素以愈创木 基结构单元和紫丁香基结构单元为主,含有少量的对羟苯。

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