第四章 木材的化学性质

木材化学知识点总结归纳一、木材的化学组成1. 木材主要由纤维素、半纤维素和木质素三种化学成分组成。

其中，纤维素是木材中含量最多的成分，占据了木材的大部分，通常约占木材干重的40-50%。

纤维素分子是由葡萄糖分子经由β-1,4-键连接而成的长链聚合物，具有很强的结晶性和拉伸性。

半纤维素是一种多糖类物质，主要由葡萄糖、木糖和甘露糖等单糖组成，是一种支链聚合物，能够增加木材的柔韧性和弹性。

木质素是木材中的第三大成分，是一种由苯丙烷单体聚合而成的高分子化合物，具有很好的抗腐蚀性和耐受性。

2. 木材中还含有少量的脂肪、酚类、树脂、以及矿物质等成分。

这些成分对木材的性质和用途都有一定的影响。

3. 木材的化学组成是决定木材性能和用途的关键因素，因此对木材的化学组成进行深入了解，对于木材的加工和利用具有重要意义。

二、木材的化学性质1. 木材具有吸湿性、膨胀性和收缩性等性质。

由于木材中的纤维素和半纤维素含有大量的羟基基团，使得木材具有很强的吸水性和膨胀性。

而在干燥条件下，木材会失去吸湿性，并出现收缩现象。

2. 木材具有很强的化学稳定性和抗腐蚀性。

木材中含有的木质素具有很好的抗腐蚀性，使得木材能够在湿润和高温条件下仍然保持其结构和性能。

3. 木材还具有较好的燃烧性能。

木质素是一种含有大量的芳香族和脂肪族羟基的高分子化合物，因此具有较好的燃烧性能。

但由于木材中的脂肪和树脂含量较低，所以木材的燃烧速度并不高。

4. 木材还具有一定的抗弯性、抗压性、抗拉性等物理力学性能。

这些性能与木材的化学组成和化学结构密切相关。

三、木材的化学加工1. 木材的化学加工主要包括干燥、防腐、着色、改性等过程。

干燥是指将原木材中的水分蒸发或挥发出去的过程，以提高木材的稳定性和耐久性。

防腐是指利用一些化学防腐剂或者热处理等方法，使木材具有较好的防腐性。

着色是指利用染料或者其他着色剂对木材进行染色加工，以获得一定的色彩效果。

改性是指通过一些特殊的化学或物理方法，对木材的化学组成和结构进行改变，以获得特定的性能和用途。

木材化学及化学应用木材化学是研究木质纤维素、半纤维素和木质素等成分的结构、性质和应用的科学领域。

木材化学具有广泛的应用价值，包括木材的化学成分分析、木材的化学改性、木材的防护处理、木材的生物能源利用等方面。

下面将从这些方面详细介绍木材化学及其化学应用。

首先，木材化学主要研究木质纤维素、半纤维素和木质素等三大成分的结构和性质。

木质纤维素是木材中最主要的成分，约占木材干重的40-50%，它是由葡萄糖单体通过β-1,4-葡萄糖苷键连接而成的多聚物，具有很高的结晶性和机械强度。

半纤维素是由葡萄糖、木糖等多种单糖单体构成的异质多糖，它在木材中占比次于木质纤维素。

木质素是木材中的重要非多糖化合物，主要由苯丙烷结构的酚类和醛类化合物组成。

木材化学研究这些成分的结构特征和相互作用规律，可以为木材的化学改性和加工利用提供基础知识。

其次，木材化学的一个重要应用是木材的化学成分分析。

对木材中各种成分含量和结构的分析可以帮助我们了解木材的物理性质和化学性质，为木材的合理利用提供数据支持。

通过分析木材的化学成分，可以确定木材的纤维素、半纤维素和木质素含量，进而指导木材的改性加工和利用。

另外，木材化学还涉及木材的化学改性。

通过对木材进行化学处理，可以改善木材的力学性能、耐久性和防腐性能。

木材化学改性的方法包括酸处理、碱处理、热处理、接枝聚合物等。

这些方法可以改变木材中成分的结构和含量，提高木材的力学性能和防腐性能。

此外，木材化学还涉及木材的防护处理。

木材容易受到真菌、昆虫和微生物的侵蚀，因此需要进行防腐处理。

常用的木材防腐剂包括铬、铜、砷和硼等。

这些防腐剂可以渗透到木材组织中，形成化学复合物，有效防止木材腐朽和发霉。

最后，木材化学还涉及木材的生物能源利用。

木材是一种重要的生物质资源，可以作为生物质能源进行利用。

木材中的纤维素可以通过生物质能源生产工艺转化成生物乙醇、生物柴油和生物天然气等燃料，具有可再生的优点。

对木材的生物质资源利用，可以实现木材的能源化利用和资源化循环利用。

1.木材学的内涵及外延是什么？★广义木材学(IAWS) ：木质化天然材料及其制品的生物学、化学和物理性质，以及生产、加工工艺的科学依据。

★狭义木材学：木材科学是研究木质原材料的学科，它的范围包括木材结构、性质(化学、物理、力学)、缺陷和性质改良理论等内容。

2.木材的优点a.木材容易加工，加工所需能量较低，不易污染环境；b.木材质轻而强度高，强重比大；c.气干木材对热、电的绝缘性好，保温性好，不易结露；d. 木材有吸收能量大，耐冲击；木材有天然的美丽的花纹、光泽和颜色，有特殊的装饰效果；e.对紫外线的吸收和对红外线的反射作用；f.具有隔音性能；g.木材有调节湿度的功能；3. 木材缺点a.木材干缩湿胀，尺寸不稳定，容易变形、开裂、翘曲；b.木材容易腐朽和被虫蛀；c.小尺寸木材易于燃烧；d.木材性质具有高度的变异性，绝对强度小e.木材具有天然缺陷第1章木材的宏观构造1.木材都有哪些主要的宏观特征以及主要宏观特征的概念？木材的宏观构造特征主要宏观特征1 木材的三切面2 年轮、生长轮3 早材、晚材4 边材、心材5 木射线6 管孔7 胞间道8轴向薄壁组织次要宏观特征9 材色及其在木材识别、利用上的意义10 木材的气味和滋味11 木材的结构、纹理与花纹2 木材名称学名：即拉丁文名，这种命名法叫双名法。

标准名称:标准名称是经过国家有关行业或标准管理单位授权制定和颁布实施的名称。

商品名：进入市场，用于交换的木材便成为商品，称之为商品材。

俗名：俗名或别名为非正式名称，是木材种类的通俗叫法，往往具有地方性，故又称地方名。

学名：即拉丁文名，这种命名法叫双名法。

“二名法”＝“属名”＋“种加词”＋(“命名人名”)如: 银杏Ginkgo biloba Linn.3、具正常树脂道的树种？4、木材和木质资源材料？5、木材宏观特征中的弦切面、径切面木材、生产和流通中的弦切板、径切板有什么不同？P256.木材是怎样形成的？木材的形成就是起源于形成层，它是通过形成层的细胞分裂、新生木质部细胞的成熟、成熟木质部细胞的蓄积等三个过程形成的。

第1章木材的化学性质重点介绍了木材三大成分——木质素、纤维素、半纤维素的结构、物理性质和化学性质。

并简要介绍了多种存在于木材中的抽提物。

另外简述了木材的酸碱性质。

1.1木材的化学组成无机物（灰分）少量组分有机物（芳香族、萜烯类、脂肪族化合物）木材 纤维素（水解单糖——D-葡萄糖）碳水化合物 半纤维素（水解单糖 —— D-葡萄糖 、D-半乳糖、主要组分 D-甘露糖、D-木糖、L-阿拉伯糖）木质素1.1.1木材的主要化学成分木材的主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成，一般总量占木材的90％以上，热带木材中高聚物含量略低，在高聚物中纤维素和半纤维素组成的多糖含量居多，占木材的65％～75％。

纤维素在细胞壁中为骨架物质；半纤维素是无定形物质，分布在微纤维之中，称为填充物质；木质素是结壳物质。

1.1.2木材的少量化学成分木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸气、和水提取，所以称为抽提物或浸出物。

木材抽提物包括的化学成分组成复杂，主要包括以下几类化合物。

a.脂肪族化合物：包括饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、脂肪、蜡、低聚糖、果胶质、淀粉、蛋白质。

b.萜烯及萜烯类化合物：包括单萜（松节油等）、倍半萜、树脂酸等c.芳香族化合物：包括黄酮类化合物、单宁等。

1.1.3树木的化学组成1.1.3.1木质部的化学组成树种与产地：由于树种不同，木材的化学组成有很大区别，如针叶树材与阔叶树材。

同一种树木，产地和生长环境不同，化学组成也有差异。

边材与心材：在针叶树材中，心材比边材含有较多的有机溶剂抽提物、较少的木质素和纤维素。

早材与晚材：由于晚材管胞的细胞壁厚度大于早材的细胞壁，并且晚材胞间层占的比例较少，细胞壁成分的大多数为纤维素，胞间层物质大多数为木质素，所以，晚材比早材常含有较高的纤维素与较低的木质素。

1.1.3.2树干与树枝化学组成的区别树干与树枝化学组成差别较大，不论是针叶树材还是阔叶树材，树枝的纤维素含量较少，木质素含量较多，聚戊糖、聚甘露糖较少，热水抽提物含量较多。

高中化学木材知识点总结木材的化学组成及其特性1. 木材的元素组成木材主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)和氮(N)四种元素组成。

其中，碳和氢构成了木材的基本骨架，氧元素主要存在于纤维素和木质素中，而氮元素则多出现在木材的细胞壁中的蛋白质中。

2. 木材的主要成分木材主要由纤维素、木质素和半纤维素三种高分子化合物组成。

- 纤维素：是木材中含量最高的有机化合物，占木材干重的40%-50%。

纤维素分子是由β-葡萄糖单元通过1-4糖苷键连接而成的长链多糖，具有高度的结晶性和稳定性，赋予木材强度和韧性。

- 木质素：占木材干重的20%-30%，是一种三维网络结构的高分子化合物，主要作用是粘结纤维素纤维，并提供木材的防水性和抗微生物侵害的能力。

- 半纤维素：占木材干重的20%-30%，是一类多糖的总称，其结构比纤维素简单，主要由木糖、葡萄糖和甘露糖等单糖组成，半纤维素在木材中起到增强和稳定的作用。

3. 木材的化学性质- 酸碱性：木材的水提取物一般呈微酸性，pH值约为5-6。

木材对酸的耐受性较差，易受酸腐蚀，而对碱的抵抗力较强。

- 热稳定性：木材在常温下具有良好的热稳定性，但当温度升高到一定程度时，木材会发生热解，分解出挥发性物质和小分子碳氢化合物。

- 湿敏性：木材的含水率对其尺寸稳定性和机械强度有显著影响。

木材在干燥过程中会发生收缩，而在吸湿过程中会膨胀。

- 可燃性：木材是可燃物质，其着火点较低，容易在一定条件下燃烧。

4. 木材的化学处理- 漂白：通过化学药剂如氢氧化钠、过氧化氢等处理木材，可以去除木材中的色素，使其颜色变浅。

- 浸渍：将木材浸入含有防腐剂的溶液中，可以提高木材的耐腐性和耐久性。

- 改性：通过化学方法改变木材的纤维素结构，可以提高木材的稳定性和耐候性，如乙酰化处理、热处理等。

5. 木材的应用与保护木材广泛应用于建筑、家具、纸张制造等领域。

为了延长木材的使用寿命，需要对木材进行适当的保护措施，如涂漆、防腐处理、防火处理等。

木材学笔记：（有整理的一定要会，其他的还要自己结合书和笔记）第一章:木材的宏观构造与识别1、树木生长是高生长（顶端生长、初生长）和直径生长（次生长、侧向生长）的共同作用结果。

树木的生长包括高生长和直径生长。

树木中木质部的绝大部分是由直径生长形成，它是形成层原始细胞分生的结果。

所以木材的形成主要经过三个重要过程：形成层母细胞的分裂形成新（子）细胞；新生细胞和组织充分分化和成熟；成熟细胞的蓄积。

2、形成层原始细胞分为：1）射线原始细胞-分生出木射线和韧皮射线; 2）纺锤形原始细胞-分生出导管、管胞、木纤维等。

3心边材对材性和加工工艺的影响心边材在解剖构造上变化有限，在含水率相同时，心材由于浸渗物质较多，有时比边材材色深、重量略高（5%以上）、心材略硬、重、质脆，由于边材含有适于菌虫生长的养料故而招致腐朽、虫蛀。

心材浸渗物对菌虫有毒，故键全心材较边材耐久。

心材物质沉积在胞腔对气体和液体的渗透有不良影响，防腐改性等影响药液的渗透，心边材颜色的差异是细木工镶嵌工艺的很好材料。

但对胶合板制造因材色不一，会影响板面外观，对造纸纤维工业来说，需增加漂白工艺，否则会影响产品表观质量。

4、早晚材比较（1）构造上①早材在年轮内侧，生长初期形成，颜色浅，晚材则相反。

②早材细胞腔大壁薄，长度略短于晚材，宽度大于晚材。

如：水曲柳、柞木的早材导管的细胞腔肉眼下都能看见。

（2）材性上①早材较松软，密度小，晚材较致密，硬重，密度大。

②早材强度小耐磨性差，晚材强度大耐磨性好。

③早材横向干缩小，晚材横向干缩大。

5、阔叶材管孔的排列及分布：（1）环孔材（2）散孔材（3）半环孔材或半散孔材（4）辐射孔材（5）切线孔材（6）交叉孔材（或称花样孔材）6、阔叶材管孔的组合(1) 单管孔(2) 复管孔(3) 管孔链(4) 管孔团7、环孔材晚材管孔排列：①星散排列：管孔大多单独，分布均匀或比较均匀，呈星散排列如：水曲柳，橡树。

②径、斜列：管孔沿径向或斜向排列，可进一步区分为：a、单径列：管孔单引向排列、光叶黄、野梧桐。

四、木材的性质对木材的利用加工伴随着整个人类文明的发展，在此过程中，对木材性质的探索研究也在不断深入。

作为一种多孔性的生物材料，木材呈现出许多独特的性质。

这里系统讲述了《木材比重》、《木材和水分》、《化学性质》、《物理性质》、《力学性质》以及《木材缺陷》。

了解木材的性质可以更好地加工利用木材，希望这里的一切对大家有所帮助，同时也希望大家来积极参与，日益完善这个栏目。

四．1、木材比重木材的比重为木材的一个重要指标，直接关系到木材的物理力学等性质和木材的加工利用。

木材比重(specific gravity)为某一木材的重量与同体积的水在4℃时的重量之比，无量纲。

与此类似，木材密度(density)为某一木材的质量与其体积之比，单位为g/cm3。

由于木材是多孔性物质，一般含有水分，因此，与其它材料相比，木材比重或木材密度具有特殊性，根据木材状态的不同，有生材密度、气干材密度、绝干材密度和基本密度之分。

生材是树木刚被砍下时的木材，生材密度是生材质量与生材体积之比；气干材是木材长期在一定大气环境中放置的木材，中国国标上认为气干材含水率为12％，气干材密度则是木材12％含水率时的质量与体积之比；绝干材是木材经过温度在103℃左右的烘箱中干燥到其质量不再变化时的木材，认为其含水率为0，木材的绝干材密度则是绝干状态下木材的质量与其体积之比；基本密度是木材试样绝干重与试样饱和水分时的体积之比，就是说密度计算时质量与体积对应着木材的不同含水率状态。

另外，还有一个重要的概念为木材的实质比重，即木材物质或胞壁物质的比重，不包括木材的胞腔等空隙，其数据范围为1.46-1.56，平均为1.50。

根据某一木材的绝干比重和实质比重，可计算此木材绝干材的空隙度，即绝干材的空隙度(%) ＝(1－木材的绝干比重/ 木材的实质密度) × 100%。

木材的实质比重在数值上与木材细胞壁比重接近，但含义不同，因为木材细胞壁中存在一些孔隙，木材细胞壁密度为细胞壁的质量与细胞壁的体积之比。

木材的化学性能有哪些特点木材是一种由纤维素、半纤维素、木质素等有机成分组成的天然材料，其化学性能在木材的加工、利用和保护等方面具有重要意义。

首先，木材中的纤维素是其主要成分之一。

纤维素是由大量葡萄糖分子通过β-1,4 糖苷键连接而成的线性高分子化合物。

它具有较高的化学稳定性，但在强酸、强碱或特定酶的作用下会发生水解反应。

纤维素的存在使得木材具有一定的强度和韧性，在纸张制造、纤维板生产等行业中得到广泛应用。

半纤维素则是一种相对分子量较小、分枝度较高的多糖。

它的化学结构较为复杂，包含多种糖单元。

半纤维素的化学性质比较活泼，容易发生水解、氧化和酯化等反应。

在木材的制浆过程中，半纤维素的去除对于提高纸浆质量具有重要作用。

木质素是木材中另一重要的化学成分，它赋予木材颜色和硬度。

木质素是一种复杂的芳香族聚合物，其结构中含有大量的苯丙烷单元。

木质素的化学性质相对稳定，但在高温、强酸强碱或氧化剂的作用下会发生分解。

在木材的制浆和造纸工业中，去除木质素是一个关键步骤，以获得高质量的纤维原料。

木材的化学性能还表现在其吸湿性上。

木材具有从周围环境中吸收水分或释放水分的能力。

这是由于木材中的纤维素和半纤维素含有大量的羟基，这些羟基能够与水分子形成氢键。

当环境湿度较高时，木材会吸收水分，导致尺寸膨胀和强度降低；而在干燥环境中，木材会释放水分，可能会引起干裂和变形。

木材的酸碱性也是其化学性能的一个方面。

一般来说，木材呈现弱酸性。

但不同树种、不同部位的木材酸碱度可能会有所差异。

这种酸碱性会影响木材与其他化学物质的反应以及木材的防腐处理效果。

木材还容易发生氧化反应。

在空气中，木材中的成分会与氧气发生缓慢的氧化作用，导致木材颜色变深、强度下降。

此外，木材中的一些成分还可能与金属离子发生络合反应，从而影响木材的性能。

在木材的化学改性方面，通过化学处理可以改变木材的化学性能，从而提高其性能和用途。

例如，通过乙酰化处理可以降低木材的吸湿性，提高尺寸稳定性；通过酚醛树脂浸渍可以增强木材的强度和耐久性。

1、画出针叶树材交叉场纹孔类型图。

木材学笔记：（有整理的一定要会，其他的还要自己结合书和笔记）第一章:木材的宏观构造与识别1、树木生长是高生长（顶端生长、初生长）和直径生长（次生长、侧向生长）的共同作用结果。

树木的生长包括高生长和直径生长。

树木中木质部的绝大部分是由直径生长形成，它是形成层原始细胞分生的结果。

所以木材的形成主要经过三个重要过程：形成层母细胞的分裂形成新（子）细胞；新生细胞和组织充分分化和成熟；成熟细胞的蓄积。

2、形成层原始细胞分为：1）射线原始细胞-分生出木射线和韧皮射线; 2）纺锤形原始细胞-分生出导管、管胞、木纤维等。

3心边材对材性和加工工艺的影响心边材在解剖构造上变化有限，在含水率相同时，心材由于浸渗物质较多，有时比边材材色深、重量略高（5%以上）、心材略硬、重、质脆，由于边材含有适于菌虫生长的养料故而招致腐朽、虫蛀。

心材浸渗物对菌虫有毒，故键全心材较边材耐久。

心材物质沉积在胞腔对气体和液体的渗透有不良影响，防腐改性等影响药液的渗透，心边材颜色的差异是细木工镶嵌工艺的很好材料。

但对胶合板制造因材色不一，会影响板面外观，对造纸纤维工业来说，需增加漂白工艺，否则会影响产品表观质量。

4、早晚材比较（1）构造上①早材在年轮内侧，生长初期形成，颜色浅，晚材则相反。

②早材细胞腔大壁薄，长度略短于晚材，宽度大于晚材。

如：水曲柳、柞木的早材导管的细胞腔肉眼下都能看见。

（2）材性上①早材较松软，密度小，晚材较致密，硬重，密度大。

②早材强度小耐磨性差，晚材强度大耐磨性好。

③早材横向干缩小，晚材横向干缩大。

5、阔叶材管孔的排列及分布：（1）环孔材（2）散孔材（3）半环孔材或半散孔材（4）辐射孔材（5）切线孔材（6）交叉孔材（或称花样孔材）6、阔叶材管孔的组合(1) 单管孔(2) 复管孔(3) 管孔链(4) 管孔团7、环孔材晚材管孔排列：①星散排列：管孔大多单独，分布均匀或比较均匀，呈星散排列如：水曲柳，橡树。