登录| 注册    
收藏  点赞 

木材提取物

用中性有机溶剂(如乙醚、苯—醇混合液和乙醇等)、水蒸气或水从木材中提取出来的物质。又称木材抽提物、浸提物或内含物。提取物的组成主要决定于树木品种。还随产地、树龄、树干部位、采伐季节、存放时间、运输方式和提取条件等不同而异。提取物含量一般约占干材重的2~5%,有些热带材可高达25%。其化学组成分下述三大类。萜类化合物通式为(C5H8)n,n≥2。可分:①单萜类(n=2)。

用中性有机溶剂(如乙醚、苯—醇混合液和乙醇等)、水蒸气或水从木材中提取出来的物质。又称木材抽提物、浸提物或内含物。

提取物的组成

主要决定于树木品种。还随产地、树龄、树干部位、采伐季节、存放时间、运输方式和提取条件等不同而异。提取物含量一般约占干材重的2~5%,有些热带材可高达25%。其化学组成分下述三大类。

萜类化合物

通式为(C5H8n,n≥2。可分:①单萜类(n=2)。主要有α-、β-蒎烯、△3-蒈烯、苧烯和β-水芹烯5种。②倍半萜类(n=3):包括长叶烯、雪松烯、杜松萜烯、罗汉柏烯和柏木脑等。③二萜类(n=4)。包括二萜酸(树脂酸)和中性二萜,前者包括枞酸型和海松酸型两类,后者为二萜烃及其氧化物(醇类和醛类化合物)等。④三萜类(n=6)。包括链状的角鲨烯(三十碳六烯)及其相关的甾醇和三萜苷(皂苷)等。⑤多萜类(n≥8)。包括马来树胶、杜仲胶和橡胶等。其中单萜类、倍半萜类和二萜类为针叶树材典型组成部分;三萜类为针叶树材和阔叶树材所共有;多萜类则为阔叶树材的典型组成部分。

脂肪族化合物

包括脂肪、蜡及其组成物——游离脂肪酸和高级醇。至今已鉴定出的脂肪酸有20种以上,主要是12~24个碳原子饱和和不饱和的一元酸,其中以16~18个碳原子不饱和酸为主。包括棕榈油酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。此外,该类化合物还包括水溶性糖类(单糖类及其苷、低聚糖、果胶、淀粉、糖醇和环醇类化合物)以及含氮化合物(蛋白质和生物碱)。

芳香族化合物

大多是1个或1个以上酚羟基取代的多酚类化合物。几乎不溶于乙醚,但溶于乙醇、乙醇水和水中。从生物合成的碳骼可分为:①C6-C1的苯甲酸类。如对-羟基苯甲酸、香草酸和紫丁香酸等。②C6—C2—C6的芪类。芪为α,β-二苯乙烯,有顺式和反式两种。从已确定木材的23种化学结构中看出,多数呈游离形式,且苯环上往往为羟基和(或)甲氧基所取代,仅8种与糖结合成苷。③C6—C3—C6—C3的木酚素类。系指两个苯丙烷碳骼通过侧链β-β碳原子进行耦合的一类二聚物。侧链α-或γ-碳原子通常被氧化,并以醇、醚或内酯等形式出现。苯环上常带有1~2个羟基或甲氧基,分子中都有1个或1个以上的不对称碳原子,因此均呈光学活性。按其母体结构来分,主要有二芳基丁烷、四氢呋喃和四氢萘3种结构类型。④C6-C3的苯丙烷衍生物。主要包括木质素前体的松柏醇、芥子醇和对-羟基肉桂醇等。⑤C6—C3—C6的黄酮类化合物。主要包括黄酮及其醇类、黄烷醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮类、查耳酮类和噢哢类等。⑥单宁。按其化学结构特征,分水解类单宁和缩合类单宁两类。后者在木材中的分布比前者更广泛,如常见的松木、云杉、白桦和赤杨均含缩合类单宁。

除上述三大类有机物外,木材中还含有少量无机物。温带木材的灰分含量为0.3~1.0%,但多数热带材超过1%,有些甚至可达5%。根据灰分的水溶性质可分为可溶和不溶两类,分别占总灰分的10~25%和75~90%。前者主要为钾和钠的碳酸盐类;后者则为钠、镁的碳酸盐、硅酸盐和磷酸盐。

提取物的分布

提取物存在于边材薄壁细胞。木质化阶段一经结束,木纤维和管胞就死去,而横向和纵向薄壁细胞(占木材体积4~50%)作为水和无机盐运输通道,继续维持新陈代谢作用并贮藏养料,经过一定时期后死亡,并逐渐形成心材。在这一过程中,木材内部发生各种变化,产生大量提取物(特别是酚类化合物)。因此,心材提取物含量高于边材,而心材外层又高于心材内层。糖类和酯类等营养物质多分布于边材部分。树脂多存在于树脂道内。这些成分在细胞中大量沉积在薄壁细胞中,少量存在于细胞间隙、胞间层、管胞和木纤维的细胞壁及其微毛细管内。管胞中的无机物主要存在于复合胞间层和次生壁内层。但阔叶树材导管的纹孔和螺纹加厚部分也含无机物。在热带材及冷杉属、槭属和杨属等树种中发现无机物不仅渗入细胞壁中,而且也沉积在薄壁细胞和韧型纤维的腔中。其组成主要为不同晶状的碳酸钙、草酸钙或硅酸钙。

提取物对材性和加工的影响

细胞腔内提取物,增加木材比重和颜色,影响木材化学性质。心材细胞壁内的提取物,能赋予木材气味和颜色,提高木材耐久性,减少木材干缩润胀;能降低渗透性,影响流体流动,妨碍木材干燥和防腐处理,阻碍制浆药液渗透。此外,还影响木材锯切,使切削刀具变钝和被化学腐蚀。在人造板工业中,木材提取物影响胶粘剂的胶着固化和油漆涂饰。糖类和单宁在生产水泥刨花板木丝板中,影响水泥的硬化和制品的质量。在造纸工业中,影响较大,除常见的“树脂障碍”外,增加药剂消耗,抑制制浆反应,减少纸浆得率,降低纸浆质量,增加碱回收困难度。比如用酚类含量较高的桉树制浆时,会遇到纸浆得率低,碱性蒸煮液被中和,药液渗透性差,纸浆颜色深,设备经常堵塞,黑液浓缩困难,碱回收麻烦与设备被腐蚀或变色等问题。

提取物利用

亲缘相近的同属树木,其提取物类型往往是相同或类似的,但组成和含量(特别是酚类化合物)仍有显著差异。因此,木材提取物可作为树木化学分类学的依据。此外,木材(树皮)提取物是林产化工、医药和轻化工等许多产业部门的重要原料。

参考书目

W.E.Hillis,RecentAdvances in Phytochemistry,Volume l1(TheStructure,Biosynthes is and Degradation of Wood),Plenum Press,New York and London,1977.

D.Fengel,G.Wegener,Wood Chemistry,Ultrastruc-ture,Reactions,Walter de Gruyter,Berlin,,New York,1984.

Eero.Sjöström,Wood Chemistry—Fundamentals and Applications,Academic Press Inc,New York,London,Toronto,Sydney,San Francisco,1981.

В.М.Никитин,А.В.Оболенская,В.П.Щеголев,Хuмuя Древесuкы u Целлюлозы,Лесная Промышлен-ность Издательство,Москва,1978.

natural drying of wood

把木材堆积在宽阔的场地上,以太阳能作热源,用大气作对流传热、传湿介质,使木材中的水分逐步排出,达到一定干燥程度的干燥方法。也称大气干燥,简称气干。

专供堆积待干木料用的场地称为板院。选择板院时要考虑地区气候、树种、季节等具体情况,进行全面规划,适当留出防火及装卸作业的通道,并要求通风、排水良好。不同树种、规格的成材应分开堆垛。材堆底部应设置不下沉又耐腐的基础。露天材堆的顶部应有带倾斜度的顶盖,以防止阳光直射及雨水浸淋,也可把木料堆积在通风的荫棚内。

由于天然干燥受自然条件的限制,如风速、温度、湿度、降水量、日照量及气压等变化因素,这些都是无法人为地控制的介质条件,木材干燥时难免有一定程度的降等损失。木材的最低限度的含水率受环境条件的制约,即使延长干燥时间,也不会使其最终含水率低于与环境相应的平衡含水率。另外,在板院内还可适当配置通风机,白天定期地对材堆强行通风,促进木材水分的蒸发,以缩短干燥周期。

天然干燥的设备投资低廉。若被干材的终含水率只需达到15~18%左右,则此法较为经济可行。亦可将此法用于窑干法的前期干燥(即预干)阶段,以缩短窑干时间,从而提高常规窑的生产率,节约能耗,降低干燥成本,保证干燥质量。