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第三章 木材中水分
同学们，大家好，我们经常见到室内的木地板夏天鼓起来
冬天暖气来了，两块板之间出现了一条大缝，这是怎么回事？
今天我们就来学习木材中的水分及其对木材的影响
一 木材中水分存在形式
木材中的水分按其与木材结合形式和存在位置
分为化学水、自由水及吸着水
化学水存在于木材化学成分中
它与组成木材的化学成分呈牢固的化学结合
一般温度下的热处理时难以将它除去的
此种水分只在对木材进行化学加工时，如木材干馏才起作用
且数量很少，可以忽略不计
自由水存在于木材的大毛细管系统中
即存在于细胞腔和细胞间隙中的水分
与木材呈物理结合，结合并不紧密
因而，这部分水容易由木材中逸出，也容易吸入
湿木材置于干燥空气中，首先蒸发的就是自由水
同样，当干木材与液态水接触时，亦可吸入自由水
木材中自由水的最大量，远高于化学水及吸着水
自由水最大量与木材密度成反比，而与其空隙度成正比
自由水含量的多少量还受木材中大毛细管系统实际容纳水
和输导水能力的限制，如纹孔的多少、纹孔塞的有无
导管是否为侵填体或树胶所堵塞
胞腔内是否存在树脂及其他内含物等
不同树种或同一树种不同部位的木材自由水最大量变化很大
一般为 60%-70% 至200%~250% 之间
自由水与木材的关系犹如水杯中的水和杯子的关系
它的增减对木材力学性质
几乎没有什么影响，仅影响木材的重量、燃烧值和传热值
吸着水由吸附水和微毛细管凝结水两部分组成
吸附水即被吸附在微晶表面
和无定形区域内纤维素分子游离羟基上面的水分
它仅仅被吸附在微晶的表面，并不进入微晶内
吸附水数量取决于木材内表面的大小和游离羟基的多少
实验证明，不同树种木材内表面大小和游离羟基数量变化不大
因而不同树种的吸附水含量基本上是相同的，平均约为24%
由于吸附水与木材化学组分的结合呈物理化学结合
结合较牢，因而难以从木材中排尽
吸着水中的微毛细管水系存在于组成细胞壁的微纤丝
大纤丝之间所构成的微毛细管系统内
依靠液体水的表面张力而与木材呈物理机械的结合，其量约为6%
由于微毛细管中水的饱和蒸汽压比周围空气中水的饱和蒸汽压低
因而这部分水也只能在一定空气条件下才逸出
木材中吸着水含量在树种间差别较小，对于不同树种来说
因测定方法的差异，一般在23%~31%范围内，平均约为30%
吸着水不易自木材中逸出，只有当自由水蒸发殆尽
且木材中水蒸汽压力大于周围空气中水蒸汽压力时
方可由木材中蒸发
以对木材性质的影响而言，自由水数量的增减对木材性质的影响甚微
而吸着水数量的变化对木材性质的影响甚大如木材的力学性质
尺寸缩胀、导电性和声传导等都随吸着水的增减而发生改变
可以认为木材中吸着水的量是影响木材性质的一个重要因素
木材的含水率及其测定
木材中含水率的数量通常以含水率表示
即以水分质量占木材质量的百分率计算
其中由于木材质量的基数不同而区分为绝对含水率和相对含水率两种
绝对含水率是水分质量占绝干材质量的百分数
相对含水率是水分质量占湿材质量的百分数
它们的计算公式分别分别为
W 绝对含水率 (%)
W1 相对含水率（%）
m1 含水率测定时的试样质量(g)
m0 全干试样质量 (g)
在木材工业生产中，木材含水率通常以绝对含水率表示
由于相对含水率是以含水木材重量为基数
在增减相同质量水分时，其含水率的变化并不相等
而是随着水分的含量多少而不固定，故不宜于相互间比较
但在木材化学成分测定
科学研究中及计算木材的发热量时经常使用相对含水率
科学研究中及计算木材的发热量时经常使用相对含水率
木材含水率的测定通常采用以下几种方法
烘干法所需主要设备有精度0.OO01的天平和能自动控制温度的烘箱
试祥采用木粉或2x2x2cm小木块
在温度105 士 2 ℃ 烘烤
针叶材一般烘4小时以上 称量 以后每隔 2h称一次
至最后两次称重之差不超过0.002g时 即认为试样达全干状态
此法操作筒便 结果准确
可以测定木材任一部位的含水率，但测定过程耗时较长
可以测定木材任一部位的含水率，但测定过程耗时较长
仪表法一木材含水率测定仪
人们利用木材电学性质如电阻率、介电常数
功率因素等与木材含水率间有规律的关系设计出一种测湿计
利用电表测湿计测试木材含水率，简便而迅速
可立即测出木材含水率，无须破坏样木
并免去需制作含水率试样，尤其适合于生产现场使用
然而此法结果不准确
蒸馏法对于测定含树脂较多或经油剂浸注处理后的木材含水率
使用烘干法测定，其结果有增大之偏差
这是因为在烘干过程中，树脂或油类会因温度升高而随水分一起蒸发
从而造成一种木材中水分量增加的假象
为了较准确地测定此类木材的含水率，可以利用蒸馏法
蒸馏法测定简易装置如图
试样厚度以 2~3mm 为宜，装入盛有蒸馏媒质的玻璃圆底烧瓶当中
对蒸馏媒质的要求是易挥发且不与水混合
沸点高于水的有机溶剂，通常使用二甲苯
将它注入蒸馏瓶以淹没试祥并不超过三角烧瓶的3/4为准
通过玻璃管将烧瓶与冷凝器连接起来
用间接加热法(水浴或油浴)加热盛有试样和二甲苯的三角烧瓶
当加热温度达到沸点后
试样中的水分和可蒸发的二甲苯一同进入冷凝器中
经冷却流入分离收集器
由于水的比重大于二甲苯而下沉，二甲苯浮在水面上
当分离器中的液体量达到侧管时
上浮的二甲苯即可回流至圆底烧瓶中
这样就可以由测管的读数中求出水分的重量
此法测定时间约需 1-1.5小时由于二甲苯易燃，测定中须注意防范
-绪论
--绪论
-讨论
-1.1 植物纤维原料形成与分类
-1.1 植物纤维原料形成与分类--作业
-1.2 木材的宏观结构
--木材的宏观结构
-1.2 木材的宏观结构
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造--作业
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构--作业
-1.5 纤维细胞壁超微结构
-1.5 纤维细胞壁超微结构--作业
-1.6 纤维形态学因素
-1.6 纤维形态学因素--作业
-讨论
-图文
-课程思政--中国文化自信案例1
--纸的故事（一）
-本章总结
-2.1 植物纤维原料的化学组成
-2.1 植物纤维原料的化学组成--作业
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响--作业
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成--作业
-讨论
-图文
-本章总结
-3.1水分存在形式
-3.1水分存在形式--作业
-3.2 水分对木材的影响
-3.2 水分对木材的影响--作业
-讨论
-图文
-课程思政——木材水分与干缩湿胀实例
-本章总结
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质--作业
-4.2 芳香族化合物
-4.2 芳香族化合物--作业
-4.3 脂肪族化合物和无机物
-4.3 脂肪族化合物和无机物--作业
-4.4 提取物的分布、提取和分离
-4.4 提取物的分布、提取和分离--作业
-4.5 提取物对加工利用的影响
-4.5 提取物对加工利用的影响--作业
-讨论
-课程思政——提取物的高效利用实现绿水青山就是金山银山
--松脂采集
--松脂加工利用案例
-本章总结
-5.1糖化学基础
-5.1糖化学基础--作业
-5.2纤维素的存在、结构、性质
-5.2纤维素的存在、结构、性质--作业
-5.3纤维素物理结构
-5.3纤维素物理结构--作业
-5.4纤维素晶体结构
-5.4纤维素晶体结构--作业
-5.5纤维素结晶度及测定方法
-5.5纤维素结晶度及测定方法--作业
-5.6 纤维素润胀、溶解
-5.6 纤维素润胀、溶解--作业
-5.7 纤维素双电层及热解
-5.7 纤维素双电层及热解--作业
-5.8 纤维素酸水解和碱降解
-5.8 纤维素酸水解和碱降解--作业
-5.9 纤维素的氧化
-5.9 纤维素的氧化--作业
-5.10 纤维素酶降解
-5.10 纤维素酶降解--作业
-5.11纤维素酯化
-5.11纤维素酯化--作业
-5.12 纤维素醚化
-5.12 纤维素醚化--作业
-5.13纤维素接枝共聚与交联
-5.13纤维素接枝共聚与交联--作业
-5.14纤维素物理改性
-5.14纤维素物理改性--作业
-5.15细菌纤维素
-5.15细菌纤维素--作业
-讨论1
-讨论2
-图文
-拓展学习资料
--纸张结构
--纤维角质化定义
--纤维角质化机理
-课程思政--文化自信案例2（中国古名纸）
-课程思政——国家能源战略：生物质能源
-课程思政——文化自信案例3（纤维素与纺织）
-本章总结
-思维导图
-6.1半纤维素的命名、存在
-6.1半纤维素的命名、存在--作业
-6.2半纤维素提取
-6.2半纤维素提取--作业
-6.3半纤维素分离及糖基测定
-6.3半纤维素分离及糖基测定--作业
-6.4半纤维素的化学性质
-6.4半纤维素的化学性质--作业
-6.5半纤维素与纸张的关系
-6.5半纤维素与纸张的关系--作业
-6.6半纤维素利用
-6.6半纤维素利用--作业
-讨论
-图文
-拓展学习-功能性低聚糖
--功能性低聚糖
--常见功能性低聚糖
--木糖醇的食用
-本章总结
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.2 木素的存在及其生物合成
-7.2 木素的存在及其生物合成--作业
-7.3 木素概念及化学结构
-7.3 木素概念及化学结构
-7.4 木素的分离
-7.4 木素的分离--作业
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.8 木素的显色反应
-7.8 木素的显色反应
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.13 木素的亲电反应
-7.13 木素的亲电反应
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.15 木素的利用
-7.15 木素的利用
-讨论1
-讨论2
-图文
-植物纤维化学实验资料
--植物纤维化学实验
-课程思政——文化自信案例3：中国造纸技术的贡献
-本章总结
-考试
