木材化學性質

  1. 木材之化學元素組成
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  3. 木材與其他植物體一樣,為一極複雜的有機構成體,其組成成分中除去水分及少量的礦物質外,即為碳、氫、氧三元素化合而成。一般木材之化學元素組成,碳約佔50%、氫約佔6%、氧約佔42.5%、氮通常在0.5%以下、灰分約在1%以下。一舨邊材之含氮量較心材多,乃邊材為仍具生命之生活組織,含有蛋白質之故;木材之燃燒殆盡時,會遺留少量礦物質概稱為灰分。

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      1. 化學藥品對木材之作用:木材對於化學藥品及溶劑有相當良好的抵抗性,因木材為一極複雜的高分子化合物,因此有些溶劑僅可溶解木材的一部分,而另一部分則不能溶解。  

         

      2. 中性溶劑之作用:木材在室溫下,不溶於中性有機溶劑及冷水。如木材經磨成粉末狀,部分抽出物會溶於水中,其所溶出者僅為不屬於細胞壁組成分之木材抽出物。在水中溶出量,常隨溫度之升高而增加,此非因溫度提高而增加溶解力,乃係溫度提高後,使木材中的乙醯基水解而變成醋酸之緣故。  

         

      3. 酸對木材之作用:木材在常溫下對稀酸有相當的抵抗性,但對60%硫酸或37%的鹽酸,則會產生水解而破壞。稀酸在高溫下會使木材中之半纖維素迅速水解,纖維素因部分為結晶狀態,因而被水解的速度比較緩慢。  

         

      4. 鹼對木材之作用:強鹼在常溫下可溶解相當量的木材,其被溶解之物質一般為較容易被浸蝕的碳水化合物,但是有一部分木質素也有被溶解的現象,木材萃取物大部分可被鹼液抽出。  

         

      5. 木材之酯化與醚化:  
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          1. 硝化(nitration):木材與硝酸及硫酸作用,會形成硝化木質素及硝化碳水化合物。  

             

          2. 脂肪基化(alkylation):木材使用二甲基硫酸甲基化時,產生甲基化木材。  

             

          3. 酯化(esterification):木材可與有機酸形成酯化物。  

       

    4.纖維素

    培陽(Payen)於1838年發現纖維素含有均勻的化學構成物質,且證實該物質乃由葡萄糖單體所組成,培陽同時發現纖維素與澱粉為同分異構物,於是正式命名為纖維素。纖維素之半縮醛架鍵對於酸的水解作用非常敏感,纖維素經完全水解後,其最終產物為葡萄糖。未純化的纖維素呈酸性,其原因乃是纖維素中含有木質素及複葡萄糖酸等雜質所致。在植物體中,纖維素被氧化成多葡萄糖酸,然後經去羰基作用,除去二氧化碳而得聚木醣。

    半纖維素交織存在於細胞壁的木質素與纖維素之間,而具有填充纖維素與木質素所形成的間隙作用。

    5.木質素

    木質素與纖維素及半纖維素為成細胞壁的主要成分。木質素與碳水化合物(纖維素與半纖維素)的關係,有如鋼筋與水泥。木質素主要集中存在於中膠層之中,其性質與蛋白質及碳水化合物的化學性質迥異,木質素的主要組成分為香族化合物,幾不溶於一般溶劑中,且難水解成單體,亦不如其他天然高分子,有固定而規則的組成與排列。

    6.木材之自然分解

    天然的木材為最具耐候性的有機物質,但在富有變化的環境條件下,易受到生物的破壞和風化。木材在高含水率及具有空氣的狀況下,常產生腐朽現象,木材的含水率如低於20%時,木材就不致發生腐朽現象,因此木材的乾燥必須達到20%以下始能免於腐朽。

    木材如果浸入水中或埋置地下,往往不會有腐朽的現象,其主要原因為腐朽菌是好氣性菌類,所以必須在有空氣態始能生存,木材經浸入水中或埋置地下,其材質被水所飽和,致木材中的空氣含量極少。因此,不易遭受腐朽菌的侵害。

    腐朽菌在成表過程中會製造出酵素,因酵素具催化作用,能促進木材的分解,若無此等酵素,則木材就不會產生腐朽破壞現象。

    蛀木蟲可使木材崩壞,對木材的破壞程度可與腐朽菌相比,其主要以纖維素為食物,蛀木蟲所蛀食木材產生孔道,促使木材機械度降低,亦有礙美觀。

    未受塗裝保護的木材,經風雨洗打後,表面質地變軟,木材的紋理上浮,並且表面產生細紋裂痕而顯粗糙,再經風雨的機械磨損,其表面組織逐漸脫落,謂之風化。風化主由水分、空氣中的氧氣、日光及風雨的摩擦作用而成,部分林質雖在木材的中心,但經長久的時日後,材質亦產生變化,稱之為老化。

    本文引用自http://home.pchome.com.tw/net/laikfang/treeroot/woodphis.htm 

     

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