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木材保護學(第3版科學出版社十四五普通高等教育本科規劃教材) 版權信息
- ISBN:9787030727275
- 條形碼:9787030727275 ; 978-7-03-072727-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
木材保護學(第3版科學出版社十四五普通高等教育本科規劃教材) 內容簡介
本書順應科技創新和綠色低碳發展的國家規劃,從我國林木資源的合理、高效利用及木材、人類與環境的關系出發,論述了諸多木材保護技術和若干木材保護學研究新進展,闡述了延長木材使用壽命、提高木制品附加值的重要意義。全書共14章,內容涵蓋木材的保護學特性,木材的變色、漂白與染色,木材防腐,木材蟲害與防治,木材阻燃,木質材料的耐候性,木材的尺寸穩定化,木材的強化,木材重組,木材光降解與紫外線防護屏障的構建,木材的透明處理,木材的智能響應,仿生與木材保護,重點介紹了這些保護技術的基本概念、作用原理和處理方法。本書為新形態教材,配備教學課件以供授課教師參考,讀者掃描書中二維碼可查看彩圖、視頻、參考文獻等拓展資料。每章后有思考題,利于讀者發散思維、歸納總結。 本書可供普通高等院校木材科學與工程、林產化工、材料化學、環境科學專業的本科生使用,也可供相關專業的研究者和技術人員閱讀參考。
木材保護學(第3版科學出版社十四五普通高等教育本科規劃教材) 目錄
第三版前言
**章 緒論 1
**節 我國的森林資源 1
一、稀有和名貴樹種多 2
二、竹林資源分布廣泛 3
三、經濟林木資源豐富 3
四、紅樹林和灌木林資源獨* 4
五、森林資源尚有不足 5
第二節 資源保護與合理利用 9
一、資源保護與發展 9
二、資源的合理利用 9
第三節 木材、人類與環境 13
一、木材的視覺特性 13
二、木材的觸覺特性 13
三、木材的聽覺特性 14
四、木材的嗅覺特性 14
五、木材的調節特性 14
六、木材的生態學屬性 16
第二章 木材的保護學特性 19
**節 木材的生物分解 19
一、分解木材的微生物 19
二、木材組分的生物分解 20
第二節 木材的各向異性和變異性 21
一、木材的各向異性 21
二、木材的變異性 22
第三節 木材的可濕性 24
一、木材的潤濕性 24
二、木材的吸濕性 28
第四節 木材的酸堿性 29
一、木材中的酸性成分 29
二、木材的pH 30
三、木材的酸堿性與木材保護的關系 31
第五節 木材的“4R”特性與環境效應 33
第三章 木材的變色、漂白與染色 36
**節 木材的變色與防治概述 36
一、木材的變色因素 36
二、木材變色的類型 36
三、木材脫色方法的確定 41
四、木材變色的防治 42
五、變色材的利用 47
第二節 泡桐木材的變色與防治 47
一、泡桐木材的變色機制 47
二、泡桐木材的變色類型 48
三、泡桐木材的顏色變化規律 48
四、真菌作用下泡桐木材成分含量和結構變化 49
五、泡桐木材的變色防治技術 53
六、泡桐木材的滲透性改善及其與脫色和防變色的關系 56
七、泡桐木材的脫色技術 56
第三節 竹材和藤材的變色與防治 57
一、竹材的變色與防治 57
二、藤材的變色與防治 59
第四節 木材的漂白 60
一、木材漂白的基本原理 60
二、木材漂白常用的化學藥劑 62
三、木材漂白的影響因素 67
第五節 木材的染色 69
一、木材染色的原理和評價方法 69
二、木材染色用染料 70
第四章 木材防腐 75
**節 真菌對木材的危害 75
一、真菌危害木材的必要條件 75
二、木材真菌變色 77
三、木材腐朽 78
第二節 木材防腐處理 79
一、木材防腐機制 79
二、木材防腐劑的選擇 79
三、木材防腐劑的種類 80
四、常見防腐處理工藝 81
五、防腐木材的使用分類及質量要求 88
六、防腐處理對木材性質的影響 89
第三節 木材防腐的新途徑 91
一、破壞和斷絕微生物的生存之本 91
二、采用微生物和樹木提取物防治木材腐朽 92
三、使用驅散劑防止“高一級”生物危害木材 93
四、通過化學改性提高木材防腐性能 94
五、探索新型木材防腐劑 96
第五章 木材蟲害與防治 100
**節 留粉甲蟲對木材的危害與防治 100
一、粉蠹科 100
二、竊蠹科 101
三、天牛科 101
四、木材的防蟲處理 101
第二節 海生蛀木動物對木材的危害與防治 104
一、主要的海生蛀木動物 104
二、海生蛀木動物的防治 105
第三節 白蟻對木材的危害與防治 105
一、白蟻的種類與分布 105
二、白蟻的危害與防治 106
第四節 火燒原木的防護 109
一、水存法 109
二、濕存法 109
三、熏蒸法 109
第五節 松材線蟲病對木材的危害與防治 110
一、松材線蟲病的危害 110
二、松材線蟲適生區域與防治關鍵環節 111
三、松材線蟲病的疫木防治 111
四、松材線蟲病防控戰略 113
第六章 木材阻燃 114
**節 木材燃燒過程 114
第二節 木材阻燃處理 116
一、阻燃處理方法 116
二、常用木材阻燃劑的特點 116
三、無機阻燃劑 117
四、有機阻燃劑 119
五、木材及木質材料的阻燃處理 121
六、木質人造板的阻燃處理 122
第三節 阻燃機制 123
一、控制熱降解和熱分解過程 124
二、控制著火過程 124
三、控制有焰燃燒 125
四、控制無焰燃燒和表面燃燒 125
五、木材阻燃機制研究新進展 125
第四節 阻燃處理對木材材性及加工性的影響 128
一、強度 128
二、吸濕性 128
三、膠合性 128
四、涂飾性 129
第五節 阻燃處理木材的阻燃性能評價 129
一、FRW阻燃木材的難燃性和發煙性能評價 129
二、燃燒和阻燃性能的綜合評價—錐形量熱儀法 131
第七章 木質材料的耐候性 144
**節 影響木質材料耐候性的因素 144
一、影響實木耐候性的因素 144
二、影響人造板耐候性的因素 148
第二節 改善木質材料耐候性的方法 150
一、改善實木耐候性的方法 150
二、改善人造板耐候性的方法 157
第三節 木質材料耐候性的檢測方法 159
一、實木耐候性檢測 159
二、人造板耐候性檢測 160
第八章 木材的尺寸穩定化 162
**節 木材與水分 162
第二節 尺寸穩定性的評定 163
第三節 尺寸穩定化的方法 165
一、防水處理 165
二、防濕處理 166
三、酚醛樹脂處理 166
四、聚乙二醇處理 167
五、熱處理 169
六、乙酰化處理 174
七、異氰酸酯處理 175
八、聚合處理(制造木塑復合材) 176
九、超疏水處理 177
第四節 木質人造板的尺寸穩定化 183
一、刨花板的分類 183
二、刨花板的吸水、吸濕特性 184
三、加工條件對刨花板尺寸穩定性的影響 184
四、尺寸穩定化處理 185
第九章 木材的強化 188
**節 木材層積 188
一、概述 188
二、木材層積技術 189
三、單板層積材 190
四、集成材 194
第二節 木材壓密 199
一、普通壓縮木 199
二、表面壓密化木材 200
三、整形壓縮木 203
第三節 木材塑合 212
一、WPC的性能 212
二、單體與其他添加劑 213
三、聚合處理方法 214
四、WPC的檢驗 216
五、熔融擠出成型法制造WPC 216
第四節 木材強韌化 220
一、木材強韌化處理工藝 221
二、超強木材的特性 224
三、超強木材的增強和增韌機制 228
四、超強木材的發展與展望 228
第十章 木材重組 230
**節 概述 230
第二節 重組木加工工藝與裝備 231
一、重組單元制備 232
二、干燥 236
三、膠合成型 240
第三節 重組木的特點、發展前景和分類 242
一、重組木的特點 242
二、重組木的發展前景 242
三、重組木的分類 243
第四節 重組木的應用 243
一、重組木地板 243
二、重組木家具 246
三、重組木建筑用材 248
第十一章 木材光降解與紫外線防護屏障的構建 251
**節 木材光降解 251
第二節 防止木材光降解的方法 253
一、涂飾法 253
二、改性法 255
第三節 木材抗紫外線降解劑的工作原理與分類 255
一、紫外線屏蔽劑 256
二、紫外線轉化劑 256
三、紫外線猝滅劑 256
四、紫外線穩定劑 256
第四節 木材抗紫外線降解劑的種類 256
一、無機抗紫外線降解劑 256
二、無機抗紫外線降解劑與木材的復合方法 257
三、有機抗紫外線降解劑 258
四、納米碳抗紫外線降解劑 258
第五節 木材抗降解修飾后的多功能化與性能提升 259
一、引入二氧化鈦納米顆粒抗木材降解與疏水/催化功能的形成 259
二、引入CD/TiO2復合抗光降解材料與催化性能的形成 260
三、引入抗光降解劑與抑菌性能的形成 261
第十二章 木材的透明處理 263
**節 木材的吸光特性 263
一、光學基本概念 263
二、木材的結構與吸光性 264
三、木材透明化防護的發展歷程 265
第二節 木材透明處理防護工藝 267
一、脫除木質素方法 269
二、浸漬光學匹配化合物 270
第三節 透明木材的光學性能 271
一、光學檢測儀器 271
二、霧度 273
三、透明度 274
四、透明木材的波導效應 275
第四節 透明處理對木材材性的影響 276
一、機械性能 276
二、抗水性能 277
三、導熱性能 277
四、透明木材的改性 278
第五節 透明木材的應用拓展 279
一、節能建筑 279
二、太陽能電池 280
三、柔性電子 281
四、熒光器件 283
五、研究展望 284
第十三章 木材的智能響應 285
**節 智能響應型木質材料 285
第二節 木材的結構自組織 286
第三節 木材的環境自適應 286
一、木材的智能溫度調節 288
二、木材的智能濕度調節 288
三、木材的智能生物調節 289
第四節 木材的損傷自修復 290
一、材料的失效形式 290
二、材料自修復 290
三、木材的自修復 291
第五節 木材智能響應的延伸與應用潛力 292
一、智能家居的發展 293
二、木材的摩擦起電效應 293
三、木材的壓電效應 294
四、納米發電機 295
五、木材納米發電機 296
第十四章 仿生與木材保護 298
**節 木材仿生概述 298
一、仿生學概述 299
二、仿生設計原則 299
三、木材仿生概念 302
第二節 木材仿生的保護學意義 303
第三節 木材仿生修飾技術與保護功效 304
一、水熱仿生技術 304
二、模板轉印遺態仿生技術 308
三、溶膠-凝膠仿生技術 311
四、3D打印仿生技術 315
主要參考文獻 318
木材保護學(第3版科學出版社十四五普通高等教育本科規劃教材) 節選
**章 緒論 本章提要 本章將闡述我國的森林資源,以及資源保護與合理利用,使人們了解木材、人類與環境的關系,以增強對木材保護意義的認識。 **節 我國的森林資源 森林與人類息息相關,沒有森林就沒有人類。 森林是陸地上*大的可再生資源庫、生物質能源庫、生物基因庫,也是陸地上*大的“儲碳庫”和*經濟的“吸碳器”。森林被認為是保障地球環境、維持人類生存的重要因素。 森林不僅具有涵養水源、保持水土、防風固沙、保護物種、固碳釋氧、凈化環境等獨*功能,還能為人類提供木材、藥材、食品和能源等多種物質產品,并為人類提供森林觀光、休閑度假、生態療養和文化傳承的場所。 森林中一切為人類產生效益的物質都屬于森林資源的范疇。其中,人類*先注意到,也是*先開始利用的物質之一便是林木資源。人類的生存依靠著森林所提供的各種財富,而木材便是其中*重要的財富之一。 我國幅員遼闊,氣候多樣,森林資源豐厚。新中國成立以來,我國先后進行了9次全國森林資源清查。2014~2018年,由國家林業和草原局主持進行了第九次全國森林資源清查,調查固定樣地41.5萬個,清查面積957.67萬 km2。結果顯示,我國森林資源總體上呈現數量持續增加、質量穩步提升、生態功能不斷增強的良好態勢,初步形成了國有林以公益林為主、集體林以商品林為主、木材供給以人工林為主的合理格局。全國森林覆蓋率為22.96%,森林面積2.2億 hm2,森林蓄積175.6億 m3。其中人工林面積8003.10萬 hm2,繼續保持世界首位。森林植被總生物量188.02億 t,總碳儲量91.86億 t。年涵養水源量6289.50億 m3,年固土量87.48億 t,年滯塵量61.58億 t,年吸收大氣污染物量0.40億 t,年固碳量4.34億 t,年釋氧量10.29億 t(張建龍,2019)。 我國森林面積列在俄羅斯、巴西、加拿大、美國之后,在全世界居第5位;森林蓄積列在巴西、俄羅斯、美國、剛果(民)、加拿大之后,居第6位;人工林面積繼續位居世界首位。歷次全國森林資源清查結果主要指標狀況見表1-1。 表1-1 歷次全國森林資源清查結果主要指標狀況 天然林是我國森林資源的主體,是森林生態系統的主要組成部分。因為我國施行了嚴格而有效的天然林保護政策,所以天然林資源得到了保護和發展。 全國森林面積中,天然林13867.77萬 hm2、占63.04%,人工林7954.28萬 hm2、占36.16%。全國森林蓄積中,天然林1367059.63萬 m3、占77.85%,人工林338759.96萬 m3、占19.29%。全國天然林面積13867.77萬 hm2,其中喬木林12276.18萬 hm2、占88.52%,竹林390.38萬 hm2、占2.82%,特灌林1201.21萬 hm2、占8.66%。全國天然林蓄積1367059.63萬 m3,每公頃蓄積98.58m3。內蒙古、黑龍江、云南、西藏、四川的天然林面積較大,5地面積合計8181.22萬 hm2,占全國天然林面積的58.99%。 全國人工林面積7954.28萬 hm2,其中喬木林5712.67萬 hm2、占71.82%,竹林250.78萬 hm2、占3.15%,特灌林1990.83萬 hm2、占25.03%。全國人工林蓄積338759.96萬 m3,每公頃蓄積59.30m3。廣西、廣東、內蒙古、云南、四川、湖南的人工林面積較大,6地人工林面積合計3460.46萬 hm2,占全國人工林面積的43.50%。 我國地域遼闊,自然地理和氣候條件復雜,擁有從熱帶雨林到溫帶針闊葉混交林和寒溫帶針葉林多種森林生態系統,具有高生物多樣性,為我國林業實現高產、優質、高效持續發展提供了優越的條件。與其他國家或地區相比,我國的森林資源具有森林分布廣、樹木種類繁多和木材品質良好等特點。 一、稀有和名貴樹種多 我國是世界上森林樹種*多的國家,特別是珍貴稀有樹種多。據我國植物學家統計,我國有種子植物2萬余種,其中屬于森林樹種的有8000余種。在這些樹種中,僅喬木就有2000多種,而材質優良、樹干高大通直、經濟價值高、用途廣泛的喬木樹種有千余種。針葉類的松、杉樹種是北半球的主要樹種,全球約有30屬,而我國就有20屬、近200種,其中有8屬為我國特有。這8個特有屬是水杉屬、銀杉屬、金錢松屬、水松屬、臺灣杉屬、油杉屬、福建柏屬和杉木屬。闊葉樹種更為豐富,達200屬之多,其中許多是我國特有樹種,如珙桐屬、杜仲屬、喜樹屬、香果樹屬和癭椒樹屬等。 在種類繁多的樹種中,有很多珍貴稀有樹種,如水杉、麗江鐵杉、油杉、紅豆杉、白豆杉、臺灣杉、金錢松、陸均松、水松、紅松、福建柏、珙桐、香果樹、癭椒樹、紫檀木類、黃檀木類、油丹、楨楠、臺灣水青岡、柚木、天目木姜子、桃花心木、緣毛紅豆、紅椿、海南木蓮、青鉤栲、核桃楸、水曲柳和黃菠羅等。它們都是建筑、橋梁、車船、家具和工藝雕刻上不可缺少的良材美木。 國外早已絕跡而在我國獨存的珍貴樹種有銀杉、銀杏和水杉等。銀杉是世界上極其珍貴稀有的孑遺植物,經第四紀冰川的浩劫,僅在我國西南部的冰川空隙地帶幸存下來,被譽為“植物中的大熊貓”,是世界上獨一無二的罕見珍寶。銀杏在我國分布廣泛,是中華民族古老、文明、偉大的象征,關于它有著許多美妙的民間傳說。例如,山東莒縣浮來山定林寺前的古銀杏,相傳在該樹下魯、莒兩國國君結成友好同盟,南朝文學理論家劉勰在此寫出世界上**部文學評論巨著《文心雕龍》。 二、竹林資源分布廣泛 我國是世界上竹類分布*廣、資源*多、利用*早的國家之一。 全國竹林面積641.16萬 hm2,其中毛竹林467.78萬 hm2、占72.96%,其他竹林173.38萬 hm2、占27.04%。 全國竹林面積按起源分,天然竹林390.38萬 hm2、占60.89%,人工竹林250.78萬 hm2、占39.11%;按林木所有權分,國有竹林25.28萬 hm2、占3.94%,集體竹林65.38萬 hm2、占10.20%,個人所有竹林550.50萬 hm2、占85.86%;按林種分,防護林178.30萬 hm2、占27.81%,特用林22.42萬 hm2、占3.50%,用材林438.99萬 hm2、占68.47%,經濟林1.45萬 hm2、占0.22%。 全國毛竹141.25億株,其中毛竹林113.60億株、占80.42%,零散毛竹27.65億株、占19.58%。毛竹株數中,胸徑在7cm以下的23.57億株、占16.69%,7~11cm的87.46億株、占61.92%,11cm以上的30.22億株、占21.39%。 竹林分布在17個省份,其中竹林面積30萬 hm2以上的有福建、江西、浙江、湖南、四川、廣東、安徽、廣西,合計570.70萬 hm2,占全國竹林面積的89.01%。毛竹林分布在13個省份,其中毛竹林面積70萬 hm2以上的有福建、江西、湖南、浙江,合計370.62萬 hm2,占全國毛竹林面積的79.23%。 我國的竹材加工工業已研制出多種竹制產品,包括竹絲板、竹纖維板、竹碎料板、竹編膠合板、竹材膠合板、竹材層積板、竹木復合板、竹(拼花)地板、竹材模板等人造板產品,還有竹筷、竹席、竹牙簽、竹梭等竹制品。我國竹林資源的開發利用對實現以竹代木、以竹養木具有重要意義。 三、經濟林木資源豐富 經濟林是我國森林資源的重要組成部分,為工農業生產和人們日常生活提供了豐富的糧油食品、干鮮果品、香料調料、木本藥材及原料產品,對改善生態環境、調整農業結構、保障糧食安全、增加農民收入、促進區域經濟發展發揮著重要作用。 全國經濟林面積按類型分,果樹林1226.79萬 hm2、占58.62%,食用原料林529.14萬 hm2、占25.28%,林化工業原料林157.73萬 hm2、占7.54%,藥用林44.19萬 hm2、占2.11%,其他經濟林134.94萬 hm2、占6.45%。 全國經濟林面積按樹種排列,位居前10位的為油茶、茶葉、柑橘類、核桃、蘋果、板栗、橡膠、桃、梨和棗,面積合計1397.76萬 hm2,占全國經濟林面積的66.79%。全國經濟林主要樹種面積見表1-2。 表1-2 全國經濟林主要樹種面積(張建龍,2019) 我國特有經濟林不僅種類多,而且很多屬于我國獨有。在眾多的特有經濟林中,主要樹種有漆、白蠟樹、油桐、烏桕、橡膠樹、栓皮櫟、杜仲、茶、桑、花椒、八角、肉桂、黑荊、枸杞、黃連木等。 四、紅樹林和灌木林資源獨* 紅樹林資源結構復雜,樹種多樣,具有獨*的生態功能,被人們稱為“海上衛士”。 20世紀90年代,國家林業局實施《中國21世紀議程林業行動計劃》,發布了《中國林業可持續發展國家報告》,把紅樹林的可持續經營列入重要議事日程,建立了25處紅樹林自然保護區,加強了紅樹林資源保護。 根據2001年全國紅樹林資源調查結果,紅樹林資源各地總面積8.28萬 hm2。其中,紅樹林面積2.20萬 hm2,占總面積的26.6%;紅樹林未成林地面積0.19萬 hm2,占2.3%;宜林地面積5.89萬 hm2,占71.1%。在我國,紅樹林主要集中在廣東、廣西、海南、福建、浙江5省(自治區)。 全國灌木林面積7384.96萬 hm2,其中特灌林5515.30萬 hm2、占74.68%,一般灌木林1869.66萬 hm2、占25.32%。全國特灌林面積中,經濟特灌林1602.67萬 hm2、占29.06%,分布在年均降水量400mm以下地區的特灌林2174.59萬 hm2、占39.43%,在喬木分布(垂直分布)線以上的特灌林1013.96萬 hm2、占18.38%,在熱帶亞熱帶巖溶地區、干熱(干旱)河谷地區的特灌林724.08萬 hm2、占13.13%。 在我國,內蒙古、四川、西藏、新疆、云南和甘肅的灌木林面積較大,6省(自治區)灌木林面積合計4459.32萬 hm2,占全國灌木林面積的60.38%。全國灌木林面積按優勢樹種(組)排名,位居前10位的為杜鵑、櫟灌、柳灌、錦雞兒、油茶、荊條、茶葉、山杏、檸條、檉柳,面積合計2496.57萬 hm2,占全國灌木林面積的33.81%。全國天然灌木林面積按優勢樹種(組)排名,位居前10位的為杜鵑、櫟灌、柳灌、荊條、錦雞兒、白刺、檉柳、金露梅、竹灌、繡線菊,面積合計2201.85萬 hm2,占全國天然灌木林面積的41.46%。全國人工灌木林面積按優勢樹種(組)排名,位居前11位的為油茶、茶葉、柑橘、檸條、蘋果、桃、錦雞兒、山杏、核桃、梨樹、荔枝,面積合計1183.10萬 hm2,占全國人工灌木林面積的57.04%。 灌木耗水量小,耐干旱、耐風蝕、耐鹽堿、耐高寒,具有很強的復壯更新和自然修復能力,是干旱、半干旱地區的重要造林樹種。在喬木樹種難以生長的高山、濕地、干旱、荒漠地區形成的穩定灌木群落,其生態防護效益非常顯著。在我國生態脆弱的西部地區,保護和發展灌木林資源對改善生態環境、促進區域經濟發展、增加當地農民收入具有重要的意義。 五、森林資源尚有不足 與世界各國(地區)森林資源相比較(表1-3),我國森林資源主要有以下不足。 (1)人均森林資源少,覆蓋率低。我國森林資源的絕對量是可觀的,在世界上也占有一定地位,但與土地面積達960萬 km2(占世界7%)、人口眾多的大國地位相比,人均森林資源顯得貧乏。 (2)中國依然是一個缺林少綠的國家,森林資源總量相對不足、質量不高、分布不均,森林生態系統功能脆弱的狀況未得到根本轉變。中國森林覆蓋率為22.96%,低于全球30.7%的平均水平;人均森林面積0.16hm2,不足世界人均森林面積(0.55hm2)的1
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