§ 5 木材的化学性质
（ The Chemical Properties of Wood）
? 木材是天然高分子有机体, 和低分子物质组
成 。 构成木材细胞壁 （ cell wall） 的主要物
质是由纤维素 （ cellulose）, 半纤维素
（ hemicellulose）, 木素 （ lignin） 等组成,
这三种物质的分子结构和性质以及它们之间
的关系, 决定了木材的各种性质, 并且对木
材的加工工艺和木材产品的特性有很大影响 。
? 例如,三者都有 — OH（ hydroxyl）,这就
决定了木材具有吸湿性，木材在大气中会失
水干缩和吸湿膨胀，产生了木材体积不稳定
性。另外在胶合过程、涂饰过程中，化学处
理有滞火、防腐、改性、制浆等都涉及到许
多木材化学方面的知识。
§ 5-1 木材的化学组成
（ The Chemical Composition of Wood）
? 1,组成木材的物质分类
? 物质的形成 —— 叶吸收二氧化碳 +阳光 /根吸收水 +无机
盐 —— 光合作用
? 分类 （ 组成木材的物质 ）
? ① 多糖类 （ polysaccharides） —— 纤维素和半纤维素
（ 决定木材的物理 — 化学性质 ）
? ② 木素属于芳香族化合物 （ 决定木材的物理 — 化学性
? 质 ）
? ③ 抽提物 （ extractive）, 树脂, 挥发性油类, 单宁,
色素等 （ 属于细胞内含物有时能影响木材的特性, 如
木材的维生素 B1,是木腐菌赖以寄生的营养物质, 若
把 B1去掉, 则木腐菌无法寄生, 木材可免于腐朽 。
? ④ 灰分 （ ash） （ 矿物质, 无机成分 ）
2．木材的元素组成和化学组分
? ① 元素组成 （ elemental composition） —— 比较稳定,
不随树种而变动 （ 各树种大致相同 ）
? 碳 C,50% 氢 H,6.4% 氧 O,42.6% 氮 N,1%
? ② 化学组分 (chemical composition)：
? 纤维素, 半纤维素, 木素, 抽提物
? 42-45% 27-30% 20-28% 3-5%
? 纤维素 （ cellulose）,线型大分子结构, 结构单元为
链节 （ 葡萄糖基 ）
? 半纤维素 （ hemicellulose）, 支链型结构
? 木素 （ lignin）, 体型结构 （ 芳香族 ）
? 少量的灰分 （ ash）,灰分含量约占绝干材重量的
0.3%-1.0%。 还有微量的金属元素 。
? 针阔叶材各组分的百分率不同，有一定差别。
§ 5-2 纤维素
（ Cellulose）
? 纤维素约占胞壁物质的 50%左右, 是胞壁的骨架物
质 。 是碳水化合物, 是高聚糖, 其分子含大量糖单元 。
因此对木材的物理, 力学性质影响很大 。 抗拉强度大,
一般以纤维状存在, 形成胞壁的骨架 。 既不溶于冷水,
也 不 溶 于 热 水 。 C— 44.44%, H— 6.17%, O—
49.69%-（ C6H10O5） n
? 一, 纤维素的化学结构
? 纤维素为环式吡喃型, 由 D— 葡萄糖基在 1-4位置, 以
β— 甙键联结而成的链状高分子化合物 。
? 结构特点,① 单元是 D—— 葡萄糖基, 相邻的葡萄糖
基扭转 180度 。 ② 葡萄糖基包含三个醇羟基, 分别位于
2,3,6三个碳原子上, 形成氢键的基本条件 。 ③ 葡萄
糖基为环式结构 。 ④ 葡萄糖基的连接为 1,4-β -甙键
联结 。
§ 5-2 纤维素
? 二, 纤维的聚合度
? 聚合度：每一高分子所含的链节的数目 。
? 纤维素分子的聚合度 —— 纤维素分子中葡萄糖基的
数目 。
? 纤维素分子量 =聚合度 × 葡萄糖基的分子量
? 聚合度是纤维素纤维的重要物理常数之一, 直接关
系到纤维的物理, 力学及化学性质 。
? 聚合度 ↑— 大分子长度 ↑— 强度 ↑
? (n) — 溶解度和反应能力 ↓
? n<200 纤维素强度丧失
? 200<n<700 强度随着 n的提高而增加
? n>700 强度与聚合度关系不明显
§ 5-2 纤维素
? 三, 纤维素的物理结构
? 纤维素大分子链之间的连接是由有分子间力 （ 范德
瓦耳斯力 ） 和氢键力二者的存在而形成的 。
? 1,氢键 （ hydrogen bond）,当氢原子以主价健与
电负性很强的原子结合后再以副价键与另一电负性
很强的原子相结合所形成的键 。
? 纤维素大分子链之间氢键形成的条件：
? ① 羟基 （ hydroxyl） 存在是先决条件
? ② 相邻大分子中的羟基距离, 在 0.3nm以下, 超过
0.3nm只有范德华力, 没有氢键 。
? 氢键的键能,5-8千卡 /摩尔
? 范德华力键能,2-3千卡 /摩尔
? C-O-C主键力,80-90千卡 /摩尔
三、纤维素的物理结构
? 氢键键能虽小, 其总和非常大, 对纤维素和木材的
性质影响很大, 尤其对木材的吸湿性溶解度影响很
大 。 氢键与木材加工工艺的关系密切, 举例：
? （ 1） 湿法纤维板 （ wetting method fiber-board） 成
板理论 （ 一是氢键结合理论, 二是木素结合理论 ）
? 打浆使游离羟基数目增加, 改善形成氢键的条件,
板坯的热压 —— 提高板内各组分功能基的活性, 使
功能基之间的距离缩短, 形成氢键和范德华力, 增
强板的结合强度, 无胶成板 。
? （ 2） 木材力学强度之所以在纤维饱和点以下随水分
减少而增大, 纤维素大分子之间形成的氢键是主要
原因之一 。
? （ 3） 干燥过程中, 木材水分初期易蒸发, 后期不易
蒸发也和水分与木材之间形成的氢键有关 。
三、纤维素的物理结构
? 2,纤维素大分子的形状和排列
? （ 1） 形状：纤维素大分子链系为可以弯曲的线状 。 其
弯曲程度与大分子间的相互作用和排列方向密切相关,
当大分子排列方向相同时, 大分子间的羟基彼此形成
氢键的可能性增大, 大分子的弯曲程度降低, 即当大
分子排列方向相同, 其定向程度越好, 则分子间的羟
基形成氢键的可能性也越大, 大分子结构越牢固, 纤
维的密度越大, 吸湿性越低, 力学强度越高 。
? （ 2） 排列：结晶区 （ crystalline region） 与非结晶区
（ amorphous region） （ 两相体系理论 ）
? 纤维素的结构理论以前有两种学说, 即两相体系理论
和单相体系理论, 其中两相结构理论至今得到普遍认
同 。 两相体系理论认为, 纤维素是由结晶区与无定形
区交错联接而成, 其中具有空隙系统的两相体系 ；一
相结构理论没有得到公认, 即纤维素是以无定形相
（ 形成无定形区 ） 存在 。
三、纤维素的物理结构
? 结晶区与非结晶区 （ 无定形区 ） 。
? 结晶区 （ crystalline region）,纤维素分子链的排列
定向有序, 具有完全的规整性, 靠侧面的氢键缔合
构成一定的晶格, 呈清晰的 x-射线衍射图, 结晶区长
度为 600A左右 。
? 非结晶区 （ amorphous region）,纤维素分子链的
排列不呈定向有序, 规则性不强, 不形成晶格, 但
也不象液体那样完全无序, 只是排列不整齐, 结合
松散而已, 结晶区与非结构晶区之间无严格的界限,
是逐渐过渡的 。
? 由于纤维素分子链很大, 所以它可以穿过几个结晶
区和非结晶区 。 除了结晶区与非结晶区, 还包含许
多空隙, 形成空隙系统, 空隙大小一般为 10-100A，
最大可达 1000A（ 微毛细管 ） 。
三、纤维素的物理结构
? 3,纤维素的晶胞 （ crystal cell） 和结晶结构
（ crystalline texture）
? 在结晶区中纤维素的结晶结构的单位是晶胞, 是
纤维素的基本单元 。 晶胞为平行六面体的单斜晶
系, 晶胞的大小为：
? 三个轴的长度,b=1.03nm a=0.835nm c=0.79nm
a轴与 c轴之间的夹角 β=84° 。
? 晶胞体积 V=a-b·ccos84° =675.7·10-24cm3
? 结合力方式,b轴 —— 主价键力 a轴 —— 氢键力
c轴 —— 范德华力
? 由于三个轴方向的联接键不同，纤维素的弹性模
量和力学强度沿各轴方向也不同，这是木材各向
异性的基本成因。
三、纤维素的物理结构
? 4,纤维素的结晶度与木材材性的关系：
? 结晶度 （ crystallinity） —— 结晶区占纤维整体的百
分率 。
? 测试方法：用 X-射线衍射的方法
? 如果结晶度 ↑— 纤维的抗拉强度 ↑— 弹性模量 ↑硬度
↑密度 ↑尺寸稳定性都随之 ↑,而干缩湿胀率, 吸湿性,
染料的吸着度 ↓柔顺性和化学反应性随之 ↓
? 即纤维素是木材的主要组分, 约占组分的 50%,所
以结晶度与木材的物理, 力学和化学性质有着不可
分割的关系, 结晶度大, 即结晶区多, 则木材的强
度 （ 抗拉, 抗弯 ） 尺寸稳定性也高, 反之结晶度低,
即无定形区多, 强度, 尺寸稳定性下降, 吸湿性,
化学反应性升高 。
5．纤维素的物理性质
? （ 1） 吸湿性 （ adsorptive nature） （ 吸水蒸汽 ）
? 吸湿 （ adsorption） —— 吸蒸汽 解吸 （ desorption） —— 蒸发水
汽 吸水 —— 直接吸收水分
? 吸湿机理：纤维素在无定形区 （ 非结晶区 ） 分子链的游离态羟基
为极性基团, 易于吸附极性水分子, 与其形成氢键结合, 这是纤
维素具有吸湿性的内在原因 。
? （ 2） 色泽：白色 （ 无色透明 ） ； （ 3） 比重,1.50-1.56左右
? （ 4） 热学性质：比热 c=0.32～ 0.33沿轴向的热传导率高于直角方
向； （ 5） 光学性质：若受热, 在 150℃ 时开始分解, 约 350℃ 时起
火, 双折射现象, 在纤维的轴向和横向, 光折射系数不同, 这与
纤维素物理结构有关； （ 6） 各向异性：轴向与横向的结合力不同,
弹性模量不同 。
? （ 7） 电学性质：绝干态为绝缘体, 但含水分时其导电性随含水率
而增加, 这一性质可用于测纤维饱和点以下的含水率, 介电性质
多数与非结晶区的羟基数目密切相关 。
? （ 8） 收缩与膨胀：吸附的水分子只能存在于非结晶区的线形纤维
素分子链之间与结晶区的表面上, 纤维素水分的减少或增多必然
会改变纤维素分子链之间的距离, 靠拢或拉开, 从而导致收缩或
膨胀 。
6．纤维素的主要化学性质
? 纤维素是天然高分子, 分子量大, 结构复杂与其它高分子
化合物一样, 化学反应有其特点 。 其化学性质取决于纤维素
分子中的甙键和葡萄糖基上的三个羟基, 它们的性质不同,
表现出多元醇性质 。
? （ 1） 水解作用 （ cellulose hydrolyze） （ 纤维素与酸的作用 ）
? 在酸的作用下发生水解, 最初得到水解纤维素, 最后得到葡
萄糖 （ 属已醛糖 ）, 经发酵可制得酒精, 国外正开展酶水解
的研究 。
? （ 2） 酯化作用：当纤维素分子上羟基中的氢为酸根所取代即
生成酯所以纤维素可与各种无机酸, 有机酸或羧酸衍生物作
用, 生成各种酯类 。
? 酯化产品的种类：
? ① 纤维素硝酸酯 （ 硝酸纤维 ）, 它是喷漆, 照像软片, 火棉
等原料 。
? ② 纤维素醋酸酯 （ 醋酸纤维 ）,它是人造丝, 塑料等的原料 。
? ③ 黄酸酯 （ 黄酸纤维 ）,它是粘胶丝, 玻璃纸等的原料 。
6．纤维素的主要化学性质
? （ 3） 乙酰化作用 （ acetylation of celluse）, （ 提高尺
寸稳定性的一种处理方法 ）
? 用乙酰剂 （ 冰醋酸和乙酐按一定比例配制作用, 羟基全
部或部分被封闭, 结果纤维素的吸水性和膨胀率降低,
介电性, 耐侯性, 耐热, 耐腐, 耐磨等性能也有不同程
度的提高 （ 乙酰化处理乐器材, 体积稳定性升高, 共振
性升高 ） 。 缺点：目前成本较高 。
? （ 4） 氧化作用 （ cellulose oxidative degradation）,木
材的漂白和纸张的漂白 。
? （ 5） 热解 （ cellulose pyrolysis）,热裂解温度 170℃ —
180℃, 在热裂解温度以下, 纤维素分子的热稳定性尚
好 。 （ 140℃ 以下一般不发生降解 ） 。 104℃ 以上受热降
解变为黄色, 高于 180℃ 时, 热解程度逐渐增大, 在加
热过程中, 纤维素的吸湿性随温度的升高而降低, 这说
明纤维素分子中非结晶区发生了变化 。 250℃ 时剧烈降
解 。
6．纤维素的主要化学性质
? （ 6） 光降解 （ cellulose photochemical degradation）,
受光的作用发生降解, 波长愈短, 光强度愈大, 对纤维
素的降解作用也愈大 。
? （ 7） 生物降解,纤维素在微生物作用下, 可产生有用的
物质, 如醋酸, 乙醇, 丁酸等 。 纤维素生物降解的研究
对于工业上利用植物废料, 生产有价值的产物具有实际
意义 。
? 某些生物可自木材分解出纤维素和半纤维素, 而保留木
素, 这类微生物通常称为褐腐菌 。
? （ 8） 机械降解
? 纤维素纤维原料在研磨, 压碎或强烈压缩时受到机械作
用往往降解, 使反应能力提高, 其原因在于大分子的价
键及分子链之间的氢键有所破坏 。
§ 5-3 半纤维素 （ Hemicellulose）
? 一, 半纤维素 （ hemicellulose）
? 是由两种或两种以上的糖基所组成分子量较小的高
分子化合物, 其结构型为支链型, 常带有各种短侧
链 。 仅含有 150-200个半纤维素糖基 。
? 针叶树材 （ softwood） 与阔叶树材 （ hardwood） 两
者的半纤维素虽然有些共同点, 但针叶树材的半纤
维素在数量上和结构上比较复杂些 。
? 阔叶树材的半纤维素, 高聚糖主要有两种,木糖和
葡甘聚糖 。
? 针叶材的半纤维素 中，高聚糖主要为：① 半乳糖基
葡萄糖基甘露聚糖 。② 阿拉伯糖基 -4-氧 -甲基 -葡萄
糖醛酸基木聚糖,前者约占 15-35%，后者约占 10-
15%。
§ 5-3 半纤维素
? 二, 半纤维素在细胞壁中的分布和作用
? 分布模式,① 围绕纤维轴成同心薄层状态集聚的,
常与非结晶态的纤维素交织在一起 。 ② 分散分布 。
? 分布浓度：经研究指出 S1层最高, 内向逐渐降低,
在 S2的中部浓度较低, 且恒定 。
? 半纤维素一般为非结晶状态, 存在于纤维素微纤丝
之间 。 化学性质有些与纤维素相同 。
? 半纤维素 （ hemicellulose） 与纤维素 （ cellulose） 的
比较
? 1,共同点
? 共属于多聚糖，都是甙键连接，可以酯化（乙酰化）
或醚化；在适当条件下水解；在碱性条件下降解；
均含游离羟基，具有亲水性。
§ 5-3 半纤维素：
２,不同点：
纤 维 素 半 纤 维 素
? 1.糖基种类 （ 分子结构 ）
? 单一糖基构成的高聚物 两种或两种以上的糖基构成
? 2,结构型 （ 分子形态 ）
? 典型的线型高聚糖无侧链 支链型, 主要是线型的但带
? 有各种短侧链 （ 多聚糖 ）
? 3,物理结构
? 由结晶区和无定形区交错 一般无结晶区
? 联接而成的两相体系
? 4,聚合度
? 很高, 平均 7000～ 15000 颇低, 仅含 150-200个糖基
? 5,在细胞壁中的作用
? 骨架物质 基体物质
? 6,吸湿性和润胀度
? 吸附水只能进入无定形区, 一般为无定形物质, 水分子容易进
? 结晶区对润胀有限制作用 入, 故吸湿性和润胀度比纤维素 高 。
§ 5-4 木素 （ Lignin）
? 木素 （ lignin）,木材经过以水, 酒精, 苯液抽提, 除去溶
于抽提液的物质, 再以 70%硫酸或 45%盐酸处理, 使之发生
水解, 水解后所余的不溶解物称木素 。 木素是一种天然高分
子化合物 。 它与纤维素, 半纤维素共存于植物细胞壁中, 它
是结壳物质 。 在木材中含量 20-30%。
? 一, 木素的结构
? 1,木素含有 C,64.4% H,5.0 % O,29.7%
? 结构特点,① 属于芳香族化合物, 非结晶的 ② 是高分子不定
型物质, 具有三度空间结构的高聚物 ③ 其基本结构单元是苯
基丙烷 （ phenylpropane） 单元 。 彼此以醚键 （ -C-O-C-） 和
碳 -碳键 （ -C-C-） 联结 。
? 针叶树材木素结构单元主要是愈疮木基丙烷 （ guaiacyl ） 。
? 阔叶树材木素结构单元主要是愈疮木基丙烷 （ guaiacyl ） 和
紫丁香基丙烷 （ syringyl ） 。
? 2,木素的功能基 （ 官能团 ）
? 有甲氧基（ -OCH3）、羟基（ -OH）、羰基（ =CO）及双键
等。
§ 5-4 木素
? 二, 木素的分布
? 关于木素的分布问题, 至今看法不一, 有人认为 75%
的木素分布于胞间层与初生壁中, 其余 25%分布于次
生壁中, 也有人认为分布在胞间层和初生壁中的木素
总共不到 40%。
? 关于木素在细胞壁中的排列状态, 近几年研究结果认
为, 木素在细胞壁中呈弦向排列 。
? 三, 木素的物理性质
? 木素的结构是无定形的, 分离木素大都是无定形的粉
末 。 颜色从淡黄至深褐色粉末状, 比重为 1.19-1.50，
折光系数为 1.61,非结晶物质 。
? 木素有特殊的紫外吸收光谱, 据此特征, 认为木素是
芳香族结构的聚合物 。
? 关于木素在细胞壁中的排列状态, 近几年研究结果认
为, 木素在细胞壁中呈弦向排列 。
§ 5-4 木素
? 四, 木素的摩尔氏反应与木材的颜色
? 1,木素的颜色反应可作为鉴定木材组织中或机械纸
浆中有无木素存在的参考依据 。
? 2,用 摩尔氏反应 来 区别针, 阔叶树材 。 用 1%高锰
酸钾溶液处理木材薄片 5min,水洗后用 3%的盐酸处
理, 再用水冲洗, 然后用浓氨溶液浸透 。
? 针叶树材显黄色或黄褐色；
? 阔叶树材显红色或红紫色 。
原因：针, 阔叶材中木素的基本结构单元不同：
针叶材中木素的基本结构单元 — 主要为愈疮木基丙烷；
阔叶材中木素的基本结构单元 — 主要为紫丁香基丙烷
? 3,木材的材色是由于木素中含有发色基及助色基,
以及木材提炼物中含有色素, 单宁和树脂类等物质
而引起的 。
§ 5-4 木素
? 五, 木素与木材物理性质的关系
因为木素在木材中的含量为 20-30%,所以木素与
木材的物理性质密切相关 。
? 1,与木材强度的关系
? 木材纤维之间由胞间层联结, 而木素是胞间层的
最主要成分, 当木素脱去纤维间的结合力, 稍受外力,
纤维即相互分离, 木材强度则随之下降 。
? 2,在湿热状态下木素塑化
木素在温湿状态下塑化, 从而使木材软化, 易于
细胞分离或弯曲加工, 木素热塑温度范围：针叶树
170-175℃ 细胞分离, 阔叶树 160-165℃ 细胞分离 。
? （弯曲加工时采用的温度低于上述温度,110-140℃ ）
纤维板生产中，根据木素在温湿状态下塑化的原理，
采用热磨机分离纤维，制作纤维板。
§ 5-4 木素
五、木素与木材物理性质的关系
3．与电学性质的关系
? 由试验结果可知：木素含量与介电系数之间呈直线相
关 （ 可考虑用介电法测量木素含量是一种无损测定方
法 ） 。
? 4,与热传导的关系
? 木素含量 ↑— 热传导率 ↓,呈负相关 。
? 木素化学的研究难点：①木素本身结构的高度复杂性；
②木素化学稳定性小，易变分离难；③木素和半纤维
素之间有化学联接；④木素在细胞壁间不是单独存在
的，而是围绕在微纤丝周围，并与半纤丝构成弦向同
心圆薄层。
二、木素的化学反应简述
木素的化学反应不如纤维素了解的深入, 但有些
反应成为生产工艺的基础, 下面介绍几种与木材加工
有密切关系的化学反应：
1,碱对木素的作用
用碱法蒸煮木材, 脱木素, 木素与碱发生化学作
用, 生成碱木素, 碱木素可作作乳化稳定剂 。
2,木素的氯化
氯易与木素反应, 木素氯化后, 易溶于碱液中 。
生产中用氯化法生产纸浆和氯化漂白纸浆, 在实验室
可制备综纤维素 。
3,木素的溴化：溴化剂为溴化钠 （ NaBr）
木素的溴化作用, 是木材溴化滞火处理的理论基础 。
4,木素的氧化
木材中的木素, 在空气中与氧发生化学反应, 形
成发色团, 因而使木材材色变深 。 当有碱存在时, 空
气中的氧可将木素氧化成腐植酸 。
五、木素与木材物理性质的关系
5．木素的乙酰化
木素大分子上有羟基, 所以与纤维素分子一样可
以乙酰化, 因此木材可用乙酰化进行改性处理 。
6,木素脱除 （ 制浆 ）
是指将纤维素与木材其他组分分离 。 在木素脱除
过程中, 半纤维素, 树脂等也随着分离出来 。
把木素从木材中分离, 溶解于处理液中, 保留纤
维素的纤维制得纸浆, 木材制浆也就是木素脱除 。
在生产有两种方法：
① 酸法 （ 亚硫酸法 ）, Ca(HSO3)2（ 亚硫酸氢钙 ）
② 碱法：苏打法 （ NaOH） 蒸煮木片, 硫酸盐法
这两种脱除木素方法，都是采用化学药剂处理木材，
使木素分离出来，近年来国外除采取化学方法外，大
量开展生物解离木素的研究。
§ 5-5 木材的抽提物
（ The Wood Extractives）
木材的抽提物是指木材中除构成细胞壁的纤维
素, 半纤维素, 木素之外, 经中性溶剂如水, 酒精
,苯, 乙醚, 氯仿, 水蒸汽或用稀碱稀酸溶液抽提
出来的物质的总称 （ 包括除细胞壁以外, 存在于胞
腔中或细胞间隙的淀粉粒, 草酸钙等 ） 。
木材提提物的含量少者约为 1%,多者高达 40%
以上 。
含量随树种, 树龄, 树干位置以及树木生长的
立地条件不同而有差异, 一般心材含量高于边材,
而心材外层又高于心材内层 。 虽然含量不大, 但不
少都是与人类密切相关的药品, 化工原料, 并对木
材加工工艺产生积极或消极的影响 。
§ 5-5 木材的抽提物
? 一, 与木材颜色的关系
? 材色除与木素有关外, 还与抽提物有关,
树种不同, 材色各异 。
? 二, 抽提物的气味
? 1,香味：檀香木可作檀香扇
? 2,樟脑味：香樟木, 防腐, 防虫蛀
? 3,臭味：少数热带材, 如爪哇吉贝树
三、抽提物对木材物理性质和加工的影响
? 1,磨光作用
? 对强度影响程度不大, 热带材中含树胶, 树脂者耐磨性
增高, 加工时有天然磨光作用, 愈疮木含某种抽提物,
曾用作自身润滑轮, 船的轴承等 。
? 2,对渗透的影响
? 抽提物抽出之后, 木材渗透性提高 。 因气体渗透系数与
浸提物抽出量成正相关, 原因在于抽提物多存在于胞腔
内壁和纹孔口上, 阻碍木材的渗透性 。 目前的防腐处理
尚未采取预抽提, 原因：抽提工艺较贵, 增加成本 。
? 3,对吸湿性, 体积稳定性, 木材干燥的影响
? 某些抽提物的吸湿性比细胞壁物质还大, 所以经抽提之
后木材吸湿性降低, 体积稳定性提高 。 木材干燥中, 在
较低温度下, 水抽提物的存在, 使干缩量减少 （ 膨胀剂
作用 ）, 某些树种在干燥前将抽提物抽出, 可降低皱缩
的程度 。
三、抽提物对木材物理性质和加工的影响
? 4,对加工的影响
? （ 1） 对刀具影响：磨损, 腐蚀, 夹锯, 粘带
? （ 2） 对胶合剂的固化有影响, 使胶合性能变
差 （ 因树种而异 ）
? （ 3） 对油漆的影响, 抽提物沥滤使漆膜变色,
树脂酸作用使油漆早期变坏 。
? 5,木材抽提物与工人身体健康
? 过敏反应, 皮肤过敏症：湿疹, 红疹, 水泡
等 。
§ 5-6 木材的酸碱性质
（ acid-basel properties of wood）
（是木材的重要化学性质之一）
? 一, 木材的 pH值
? 一般泛指木材中水溶性物质的酸性或碱性的程度,
通常以木粉的水抽提物的 pH值表示 。
? 国外一些研究者的研究结果表明, 世界上绝大多数
木材呈弱酸性, 只有少数木材呈弱碱性, 原因：木
材含醋酸, 蚁酸, 树脂酸和其它酸性抽提物 。
? 二, 木材酸碱性质与木材加工的关系
? 1,木材的病腐性
? 木腐菌生长所需 pH值的最佳范围 4.5-5.5。
? 当木材 pH>7时，则许多霉菌不能生长，但木材的
pH值大都在 4.5-6.0之间，大于 7.0的极少，故木材是
真菌寄生的优良场所。常用防腐剂对木材进行处理。
§ 5-6 木材的酸碱性质：（是木材的重
要化学性质之一）
? 2,木材对金属的腐蚀
? 绝大多数木材的水抽提物呈酸性, 能使金属腐蚀,
例如常引起对加工机械, 仪表和工具的腐蚀, 在
干燥过程中, 常发现干燥室的墙壁和干燥设备的
腐蚀现象 。
? 3,对木材胶合的影响
? 只对酚醛树脂胶 （ PF） （ phenolic resin adhesive）
无影响 。 对脲醛树脂胶 （ UF） （ urea-formalde
[resin] adhesive） 影响大, pH值过高树种越不易
胶合 。
? 对于碱性高, 碱缓冲容易大的树种, 胶合时, 加
大酸固化剂用量因为凝胶时间随碱缓冲容易的增
加而增长 。
（ The Chemical Properties of Wood）
? 木材是天然高分子有机体, 和低分子物质组
成 。 构成木材细胞壁 （ cell wall） 的主要物
质是由纤维素 （ cellulose）, 半纤维素
（ hemicellulose）, 木素 （ lignin） 等组成,
这三种物质的分子结构和性质以及它们之间
的关系, 决定了木材的各种性质, 并且对木
材的加工工艺和木材产品的特性有很大影响 。
? 例如,三者都有 — OH（ hydroxyl）,这就
决定了木材具有吸湿性，木材在大气中会失
水干缩和吸湿膨胀，产生了木材体积不稳定
性。另外在胶合过程、涂饰过程中，化学处
理有滞火、防腐、改性、制浆等都涉及到许
多木材化学方面的知识。
§ 5-1 木材的化学组成
（ The Chemical Composition of Wood）
? 1,组成木材的物质分类
? 物质的形成 —— 叶吸收二氧化碳 +阳光 /根吸收水 +无机
盐 —— 光合作用
? 分类 （ 组成木材的物质 ）
? ① 多糖类 （ polysaccharides） —— 纤维素和半纤维素
（ 决定木材的物理 — 化学性质 ）
? ② 木素属于芳香族化合物 （ 决定木材的物理 — 化学性
? 质 ）
? ③ 抽提物 （ extractive）, 树脂, 挥发性油类, 单宁,
色素等 （ 属于细胞内含物有时能影响木材的特性, 如
木材的维生素 B1,是木腐菌赖以寄生的营养物质, 若
把 B1去掉, 则木腐菌无法寄生, 木材可免于腐朽 。
? ④ 灰分 （ ash） （ 矿物质, 无机成分 ）
2．木材的元素组成和化学组分
? ① 元素组成 （ elemental composition） —— 比较稳定,
不随树种而变动 （ 各树种大致相同 ）
? 碳 C,50% 氢 H,6.4% 氧 O,42.6% 氮 N,1%
? ② 化学组分 (chemical composition)：
? 纤维素, 半纤维素, 木素, 抽提物
? 42-45% 27-30% 20-28% 3-5%
? 纤维素 （ cellulose）,线型大分子结构, 结构单元为
链节 （ 葡萄糖基 ）
? 半纤维素 （ hemicellulose）, 支链型结构
? 木素 （ lignin）, 体型结构 （ 芳香族 ）
? 少量的灰分 （ ash）,灰分含量约占绝干材重量的
0.3%-1.0%。 还有微量的金属元素 。
? 针阔叶材各组分的百分率不同，有一定差别。
§ 5-2 纤维素
（ Cellulose）
? 纤维素约占胞壁物质的 50%左右, 是胞壁的骨架物
质 。 是碳水化合物, 是高聚糖, 其分子含大量糖单元 。
因此对木材的物理, 力学性质影响很大 。 抗拉强度大,
一般以纤维状存在, 形成胞壁的骨架 。 既不溶于冷水,
也 不 溶 于 热 水 。 C— 44.44%, H— 6.17%, O—
49.69%-（ C6H10O5） n
? 一, 纤维素的化学结构
? 纤维素为环式吡喃型, 由 D— 葡萄糖基在 1-4位置, 以
β— 甙键联结而成的链状高分子化合物 。
? 结构特点,① 单元是 D—— 葡萄糖基, 相邻的葡萄糖
基扭转 180度 。 ② 葡萄糖基包含三个醇羟基, 分别位于
2,3,6三个碳原子上, 形成氢键的基本条件 。 ③ 葡萄
糖基为环式结构 。 ④ 葡萄糖基的连接为 1,4-β -甙键
联结 。
§ 5-2 纤维素
? 二, 纤维的聚合度
? 聚合度：每一高分子所含的链节的数目 。
? 纤维素分子的聚合度 —— 纤维素分子中葡萄糖基的
数目 。
? 纤维素分子量 =聚合度 × 葡萄糖基的分子量
? 聚合度是纤维素纤维的重要物理常数之一, 直接关
系到纤维的物理, 力学及化学性质 。
? 聚合度 ↑— 大分子长度 ↑— 强度 ↑
? (n) — 溶解度和反应能力 ↓
? n<200 纤维素强度丧失
? 200<n<700 强度随着 n的提高而增加
? n>700 强度与聚合度关系不明显
§ 5-2 纤维素
? 三, 纤维素的物理结构
? 纤维素大分子链之间的连接是由有分子间力 （ 范德
瓦耳斯力 ） 和氢键力二者的存在而形成的 。
? 1,氢键 （ hydrogen bond）,当氢原子以主价健与
电负性很强的原子结合后再以副价键与另一电负性
很强的原子相结合所形成的键 。
? 纤维素大分子链之间氢键形成的条件：
? ① 羟基 （ hydroxyl） 存在是先决条件
? ② 相邻大分子中的羟基距离, 在 0.3nm以下, 超过
0.3nm只有范德华力, 没有氢键 。
? 氢键的键能,5-8千卡 /摩尔
? 范德华力键能,2-3千卡 /摩尔
? C-O-C主键力,80-90千卡 /摩尔
三、纤维素的物理结构
? 氢键键能虽小, 其总和非常大, 对纤维素和木材的
性质影响很大, 尤其对木材的吸湿性溶解度影响很
大 。 氢键与木材加工工艺的关系密切, 举例：
? （ 1） 湿法纤维板 （ wetting method fiber-board） 成
板理论 （ 一是氢键结合理论, 二是木素结合理论 ）
? 打浆使游离羟基数目增加, 改善形成氢键的条件,
板坯的热压 —— 提高板内各组分功能基的活性, 使
功能基之间的距离缩短, 形成氢键和范德华力, 增
强板的结合强度, 无胶成板 。
? （ 2） 木材力学强度之所以在纤维饱和点以下随水分
减少而增大, 纤维素大分子之间形成的氢键是主要
原因之一 。
? （ 3） 干燥过程中, 木材水分初期易蒸发, 后期不易
蒸发也和水分与木材之间形成的氢键有关 。
三、纤维素的物理结构
? 2,纤维素大分子的形状和排列
? （ 1） 形状：纤维素大分子链系为可以弯曲的线状 。 其
弯曲程度与大分子间的相互作用和排列方向密切相关,
当大分子排列方向相同时, 大分子间的羟基彼此形成
氢键的可能性增大, 大分子的弯曲程度降低, 即当大
分子排列方向相同, 其定向程度越好, 则分子间的羟
基形成氢键的可能性也越大, 大分子结构越牢固, 纤
维的密度越大, 吸湿性越低, 力学强度越高 。
? （ 2） 排列：结晶区 （ crystalline region） 与非结晶区
（ amorphous region） （ 两相体系理论 ）
? 纤维素的结构理论以前有两种学说, 即两相体系理论
和单相体系理论, 其中两相结构理论至今得到普遍认
同 。 两相体系理论认为, 纤维素是由结晶区与无定形
区交错联接而成, 其中具有空隙系统的两相体系 ；一
相结构理论没有得到公认, 即纤维素是以无定形相
（ 形成无定形区 ） 存在 。
三、纤维素的物理结构
? 结晶区与非结晶区 （ 无定形区 ） 。
? 结晶区 （ crystalline region）,纤维素分子链的排列
定向有序, 具有完全的规整性, 靠侧面的氢键缔合
构成一定的晶格, 呈清晰的 x-射线衍射图, 结晶区长
度为 600A左右 。
? 非结晶区 （ amorphous region）,纤维素分子链的
排列不呈定向有序, 规则性不强, 不形成晶格, 但
也不象液体那样完全无序, 只是排列不整齐, 结合
松散而已, 结晶区与非结构晶区之间无严格的界限,
是逐渐过渡的 。
? 由于纤维素分子链很大, 所以它可以穿过几个结晶
区和非结晶区 。 除了结晶区与非结晶区, 还包含许
多空隙, 形成空隙系统, 空隙大小一般为 10-100A，
最大可达 1000A（ 微毛细管 ） 。
三、纤维素的物理结构
? 3,纤维素的晶胞 （ crystal cell） 和结晶结构
（ crystalline texture）
? 在结晶区中纤维素的结晶结构的单位是晶胞, 是
纤维素的基本单元 。 晶胞为平行六面体的单斜晶
系, 晶胞的大小为：
? 三个轴的长度,b=1.03nm a=0.835nm c=0.79nm
a轴与 c轴之间的夹角 β=84° 。
? 晶胞体积 V=a-b·ccos84° =675.7·10-24cm3
? 结合力方式,b轴 —— 主价键力 a轴 —— 氢键力
c轴 —— 范德华力
? 由于三个轴方向的联接键不同，纤维素的弹性模
量和力学强度沿各轴方向也不同，这是木材各向
异性的基本成因。
三、纤维素的物理结构
? 4,纤维素的结晶度与木材材性的关系：
? 结晶度 （ crystallinity） —— 结晶区占纤维整体的百
分率 。
? 测试方法：用 X-射线衍射的方法
? 如果结晶度 ↑— 纤维的抗拉强度 ↑— 弹性模量 ↑硬度
↑密度 ↑尺寸稳定性都随之 ↑,而干缩湿胀率, 吸湿性,
染料的吸着度 ↓柔顺性和化学反应性随之 ↓
? 即纤维素是木材的主要组分, 约占组分的 50%,所
以结晶度与木材的物理, 力学和化学性质有着不可
分割的关系, 结晶度大, 即结晶区多, 则木材的强
度 （ 抗拉, 抗弯 ） 尺寸稳定性也高, 反之结晶度低,
即无定形区多, 强度, 尺寸稳定性下降, 吸湿性,
化学反应性升高 。
5．纤维素的物理性质
? （ 1） 吸湿性 （ adsorptive nature） （ 吸水蒸汽 ）
? 吸湿 （ adsorption） —— 吸蒸汽 解吸 （ desorption） —— 蒸发水
汽 吸水 —— 直接吸收水分
? 吸湿机理：纤维素在无定形区 （ 非结晶区 ） 分子链的游离态羟基
为极性基团, 易于吸附极性水分子, 与其形成氢键结合, 这是纤
维素具有吸湿性的内在原因 。
? （ 2） 色泽：白色 （ 无色透明 ） ； （ 3） 比重,1.50-1.56左右
? （ 4） 热学性质：比热 c=0.32～ 0.33沿轴向的热传导率高于直角方
向； （ 5） 光学性质：若受热, 在 150℃ 时开始分解, 约 350℃ 时起
火, 双折射现象, 在纤维的轴向和横向, 光折射系数不同, 这与
纤维素物理结构有关； （ 6） 各向异性：轴向与横向的结合力不同,
弹性模量不同 。
? （ 7） 电学性质：绝干态为绝缘体, 但含水分时其导电性随含水率
而增加, 这一性质可用于测纤维饱和点以下的含水率, 介电性质
多数与非结晶区的羟基数目密切相关 。
? （ 8） 收缩与膨胀：吸附的水分子只能存在于非结晶区的线形纤维
素分子链之间与结晶区的表面上, 纤维素水分的减少或增多必然
会改变纤维素分子链之间的距离, 靠拢或拉开, 从而导致收缩或
膨胀 。
6．纤维素的主要化学性质
? 纤维素是天然高分子, 分子量大, 结构复杂与其它高分子
化合物一样, 化学反应有其特点 。 其化学性质取决于纤维素
分子中的甙键和葡萄糖基上的三个羟基, 它们的性质不同,
表现出多元醇性质 。
? （ 1） 水解作用 （ cellulose hydrolyze） （ 纤维素与酸的作用 ）
? 在酸的作用下发生水解, 最初得到水解纤维素, 最后得到葡
萄糖 （ 属已醛糖 ）, 经发酵可制得酒精, 国外正开展酶水解
的研究 。
? （ 2） 酯化作用：当纤维素分子上羟基中的氢为酸根所取代即
生成酯所以纤维素可与各种无机酸, 有机酸或羧酸衍生物作
用, 生成各种酯类 。
? 酯化产品的种类：
? ① 纤维素硝酸酯 （ 硝酸纤维 ）, 它是喷漆, 照像软片, 火棉
等原料 。
? ② 纤维素醋酸酯 （ 醋酸纤维 ）,它是人造丝, 塑料等的原料 。
? ③ 黄酸酯 （ 黄酸纤维 ）,它是粘胶丝, 玻璃纸等的原料 。
6．纤维素的主要化学性质
? （ 3） 乙酰化作用 （ acetylation of celluse）, （ 提高尺
寸稳定性的一种处理方法 ）
? 用乙酰剂 （ 冰醋酸和乙酐按一定比例配制作用, 羟基全
部或部分被封闭, 结果纤维素的吸水性和膨胀率降低,
介电性, 耐侯性, 耐热, 耐腐, 耐磨等性能也有不同程
度的提高 （ 乙酰化处理乐器材, 体积稳定性升高, 共振
性升高 ） 。 缺点：目前成本较高 。
? （ 4） 氧化作用 （ cellulose oxidative degradation）,木
材的漂白和纸张的漂白 。
? （ 5） 热解 （ cellulose pyrolysis）,热裂解温度 170℃ —
180℃, 在热裂解温度以下, 纤维素分子的热稳定性尚
好 。 （ 140℃ 以下一般不发生降解 ） 。 104℃ 以上受热降
解变为黄色, 高于 180℃ 时, 热解程度逐渐增大, 在加
热过程中, 纤维素的吸湿性随温度的升高而降低, 这说
明纤维素分子中非结晶区发生了变化 。 250℃ 时剧烈降
解 。
6．纤维素的主要化学性质
? （ 6） 光降解 （ cellulose photochemical degradation）,
受光的作用发生降解, 波长愈短, 光强度愈大, 对纤维
素的降解作用也愈大 。
? （ 7） 生物降解,纤维素在微生物作用下, 可产生有用的
物质, 如醋酸, 乙醇, 丁酸等 。 纤维素生物降解的研究
对于工业上利用植物废料, 生产有价值的产物具有实际
意义 。
? 某些生物可自木材分解出纤维素和半纤维素, 而保留木
素, 这类微生物通常称为褐腐菌 。
? （ 8） 机械降解
? 纤维素纤维原料在研磨, 压碎或强烈压缩时受到机械作
用往往降解, 使反应能力提高, 其原因在于大分子的价
键及分子链之间的氢键有所破坏 。
§ 5-3 半纤维素 （ Hemicellulose）
? 一, 半纤维素 （ hemicellulose）
? 是由两种或两种以上的糖基所组成分子量较小的高
分子化合物, 其结构型为支链型, 常带有各种短侧
链 。 仅含有 150-200个半纤维素糖基 。
? 针叶树材 （ softwood） 与阔叶树材 （ hardwood） 两
者的半纤维素虽然有些共同点, 但针叶树材的半纤
维素在数量上和结构上比较复杂些 。
? 阔叶树材的半纤维素, 高聚糖主要有两种,木糖和
葡甘聚糖 。
? 针叶材的半纤维素 中，高聚糖主要为：① 半乳糖基
葡萄糖基甘露聚糖 。② 阿拉伯糖基 -4-氧 -甲基 -葡萄
糖醛酸基木聚糖,前者约占 15-35%，后者约占 10-
15%。
§ 5-3 半纤维素
? 二, 半纤维素在细胞壁中的分布和作用
? 分布模式,① 围绕纤维轴成同心薄层状态集聚的,
常与非结晶态的纤维素交织在一起 。 ② 分散分布 。
? 分布浓度：经研究指出 S1层最高, 内向逐渐降低,
在 S2的中部浓度较低, 且恒定 。
? 半纤维素一般为非结晶状态, 存在于纤维素微纤丝
之间 。 化学性质有些与纤维素相同 。
? 半纤维素 （ hemicellulose） 与纤维素 （ cellulose） 的
比较
? 1,共同点
? 共属于多聚糖，都是甙键连接，可以酯化（乙酰化）
或醚化；在适当条件下水解；在碱性条件下降解；
均含游离羟基，具有亲水性。
§ 5-3 半纤维素：
２,不同点：
纤 维 素 半 纤 维 素
? 1.糖基种类 （ 分子结构 ）
? 单一糖基构成的高聚物 两种或两种以上的糖基构成
? 2,结构型 （ 分子形态 ）
? 典型的线型高聚糖无侧链 支链型, 主要是线型的但带
? 有各种短侧链 （ 多聚糖 ）
? 3,物理结构
? 由结晶区和无定形区交错 一般无结晶区
? 联接而成的两相体系
? 4,聚合度
? 很高, 平均 7000～ 15000 颇低, 仅含 150-200个糖基
? 5,在细胞壁中的作用
? 骨架物质 基体物质
? 6,吸湿性和润胀度
? 吸附水只能进入无定形区, 一般为无定形物质, 水分子容易进
? 结晶区对润胀有限制作用 入, 故吸湿性和润胀度比纤维素 高 。
§ 5-4 木素 （ Lignin）
? 木素 （ lignin）,木材经过以水, 酒精, 苯液抽提, 除去溶
于抽提液的物质, 再以 70%硫酸或 45%盐酸处理, 使之发生
水解, 水解后所余的不溶解物称木素 。 木素是一种天然高分
子化合物 。 它与纤维素, 半纤维素共存于植物细胞壁中, 它
是结壳物质 。 在木材中含量 20-30%。
? 一, 木素的结构
? 1,木素含有 C,64.4% H,5.0 % O,29.7%
? 结构特点,① 属于芳香族化合物, 非结晶的 ② 是高分子不定
型物质, 具有三度空间结构的高聚物 ③ 其基本结构单元是苯
基丙烷 （ phenylpropane） 单元 。 彼此以醚键 （ -C-O-C-） 和
碳 -碳键 （ -C-C-） 联结 。
? 针叶树材木素结构单元主要是愈疮木基丙烷 （ guaiacyl ） 。
? 阔叶树材木素结构单元主要是愈疮木基丙烷 （ guaiacyl ） 和
紫丁香基丙烷 （ syringyl ） 。
? 2,木素的功能基 （ 官能团 ）
? 有甲氧基（ -OCH3）、羟基（ -OH）、羰基（ =CO）及双键
等。
§ 5-4 木素
? 二, 木素的分布
? 关于木素的分布问题, 至今看法不一, 有人认为 75%
的木素分布于胞间层与初生壁中, 其余 25%分布于次
生壁中, 也有人认为分布在胞间层和初生壁中的木素
总共不到 40%。
? 关于木素在细胞壁中的排列状态, 近几年研究结果认
为, 木素在细胞壁中呈弦向排列 。
? 三, 木素的物理性质
? 木素的结构是无定形的, 分离木素大都是无定形的粉
末 。 颜色从淡黄至深褐色粉末状, 比重为 1.19-1.50，
折光系数为 1.61,非结晶物质 。
? 木素有特殊的紫外吸收光谱, 据此特征, 认为木素是
芳香族结构的聚合物 。
? 关于木素在细胞壁中的排列状态, 近几年研究结果认
为, 木素在细胞壁中呈弦向排列 。
§ 5-4 木素
? 四, 木素的摩尔氏反应与木材的颜色
? 1,木素的颜色反应可作为鉴定木材组织中或机械纸
浆中有无木素存在的参考依据 。
? 2,用 摩尔氏反应 来 区别针, 阔叶树材 。 用 1%高锰
酸钾溶液处理木材薄片 5min,水洗后用 3%的盐酸处
理, 再用水冲洗, 然后用浓氨溶液浸透 。
? 针叶树材显黄色或黄褐色；
? 阔叶树材显红色或红紫色 。
原因：针, 阔叶材中木素的基本结构单元不同：
针叶材中木素的基本结构单元 — 主要为愈疮木基丙烷；
阔叶材中木素的基本结构单元 — 主要为紫丁香基丙烷
? 3,木材的材色是由于木素中含有发色基及助色基,
以及木材提炼物中含有色素, 单宁和树脂类等物质
而引起的 。
§ 5-4 木素
? 五, 木素与木材物理性质的关系
因为木素在木材中的含量为 20-30%,所以木素与
木材的物理性质密切相关 。
? 1,与木材强度的关系
? 木材纤维之间由胞间层联结, 而木素是胞间层的
最主要成分, 当木素脱去纤维间的结合力, 稍受外力,
纤维即相互分离, 木材强度则随之下降 。
? 2,在湿热状态下木素塑化
木素在温湿状态下塑化, 从而使木材软化, 易于
细胞分离或弯曲加工, 木素热塑温度范围：针叶树
170-175℃ 细胞分离, 阔叶树 160-165℃ 细胞分离 。
? （弯曲加工时采用的温度低于上述温度,110-140℃ ）
纤维板生产中，根据木素在温湿状态下塑化的原理，
采用热磨机分离纤维，制作纤维板。
§ 5-4 木素
五、木素与木材物理性质的关系
3．与电学性质的关系
? 由试验结果可知：木素含量与介电系数之间呈直线相
关 （ 可考虑用介电法测量木素含量是一种无损测定方
法 ） 。
? 4,与热传导的关系
? 木素含量 ↑— 热传导率 ↓,呈负相关 。
? 木素化学的研究难点：①木素本身结构的高度复杂性；
②木素化学稳定性小，易变分离难；③木素和半纤维
素之间有化学联接；④木素在细胞壁间不是单独存在
的，而是围绕在微纤丝周围，并与半纤丝构成弦向同
心圆薄层。
二、木素的化学反应简述
木素的化学反应不如纤维素了解的深入, 但有些
反应成为生产工艺的基础, 下面介绍几种与木材加工
有密切关系的化学反应：
1,碱对木素的作用
用碱法蒸煮木材, 脱木素, 木素与碱发生化学作
用, 生成碱木素, 碱木素可作作乳化稳定剂 。
2,木素的氯化
氯易与木素反应, 木素氯化后, 易溶于碱液中 。
生产中用氯化法生产纸浆和氯化漂白纸浆, 在实验室
可制备综纤维素 。
3,木素的溴化：溴化剂为溴化钠 （ NaBr）
木素的溴化作用, 是木材溴化滞火处理的理论基础 。
4,木素的氧化
木材中的木素, 在空气中与氧发生化学反应, 形
成发色团, 因而使木材材色变深 。 当有碱存在时, 空
气中的氧可将木素氧化成腐植酸 。
五、木素与木材物理性质的关系
5．木素的乙酰化
木素大分子上有羟基, 所以与纤维素分子一样可
以乙酰化, 因此木材可用乙酰化进行改性处理 。
6,木素脱除 （ 制浆 ）
是指将纤维素与木材其他组分分离 。 在木素脱除
过程中, 半纤维素, 树脂等也随着分离出来 。
把木素从木材中分离, 溶解于处理液中, 保留纤
维素的纤维制得纸浆, 木材制浆也就是木素脱除 。
在生产有两种方法：
① 酸法 （ 亚硫酸法 ）, Ca(HSO3)2（ 亚硫酸氢钙 ）
② 碱法：苏打法 （ NaOH） 蒸煮木片, 硫酸盐法
这两种脱除木素方法，都是采用化学药剂处理木材，
使木素分离出来，近年来国外除采取化学方法外，大
量开展生物解离木素的研究。
§ 5-5 木材的抽提物
（ The Wood Extractives）
木材的抽提物是指木材中除构成细胞壁的纤维
素, 半纤维素, 木素之外, 经中性溶剂如水, 酒精
,苯, 乙醚, 氯仿, 水蒸汽或用稀碱稀酸溶液抽提
出来的物质的总称 （ 包括除细胞壁以外, 存在于胞
腔中或细胞间隙的淀粉粒, 草酸钙等 ） 。
木材提提物的含量少者约为 1%,多者高达 40%
以上 。
含量随树种, 树龄, 树干位置以及树木生长的
立地条件不同而有差异, 一般心材含量高于边材,
而心材外层又高于心材内层 。 虽然含量不大, 但不
少都是与人类密切相关的药品, 化工原料, 并对木
材加工工艺产生积极或消极的影响 。
§ 5-5 木材的抽提物
? 一, 与木材颜色的关系
? 材色除与木素有关外, 还与抽提物有关,
树种不同, 材色各异 。
? 二, 抽提物的气味
? 1,香味：檀香木可作檀香扇
? 2,樟脑味：香樟木, 防腐, 防虫蛀
? 3,臭味：少数热带材, 如爪哇吉贝树
三、抽提物对木材物理性质和加工的影响
? 1,磨光作用
? 对强度影响程度不大, 热带材中含树胶, 树脂者耐磨性
增高, 加工时有天然磨光作用, 愈疮木含某种抽提物,
曾用作自身润滑轮, 船的轴承等 。
? 2,对渗透的影响
? 抽提物抽出之后, 木材渗透性提高 。 因气体渗透系数与
浸提物抽出量成正相关, 原因在于抽提物多存在于胞腔
内壁和纹孔口上, 阻碍木材的渗透性 。 目前的防腐处理
尚未采取预抽提, 原因：抽提工艺较贵, 增加成本 。
? 3,对吸湿性, 体积稳定性, 木材干燥的影响
? 某些抽提物的吸湿性比细胞壁物质还大, 所以经抽提之
后木材吸湿性降低, 体积稳定性提高 。 木材干燥中, 在
较低温度下, 水抽提物的存在, 使干缩量减少 （ 膨胀剂
作用 ）, 某些树种在干燥前将抽提物抽出, 可降低皱缩
的程度 。
三、抽提物对木材物理性质和加工的影响
? 4,对加工的影响
? （ 1） 对刀具影响：磨损, 腐蚀, 夹锯, 粘带
? （ 2） 对胶合剂的固化有影响, 使胶合性能变
差 （ 因树种而异 ）
? （ 3） 对油漆的影响, 抽提物沥滤使漆膜变色,
树脂酸作用使油漆早期变坏 。
? 5,木材抽提物与工人身体健康
? 过敏反应, 皮肤过敏症：湿疹, 红疹, 水泡
等 。
§ 5-6 木材的酸碱性质
（ acid-basel properties of wood）
（是木材的重要化学性质之一）
? 一, 木材的 pH值
? 一般泛指木材中水溶性物质的酸性或碱性的程度,
通常以木粉的水抽提物的 pH值表示 。
? 国外一些研究者的研究结果表明, 世界上绝大多数
木材呈弱酸性, 只有少数木材呈弱碱性, 原因：木
材含醋酸, 蚁酸, 树脂酸和其它酸性抽提物 。
? 二, 木材酸碱性质与木材加工的关系
? 1,木材的病腐性
? 木腐菌生长所需 pH值的最佳范围 4.5-5.5。
? 当木材 pH>7时，则许多霉菌不能生长，但木材的
pH值大都在 4.5-6.0之间，大于 7.0的极少，故木材是
真菌寄生的优良场所。常用防腐剂对木材进行处理。
§ 5-6 木材的酸碱性质：（是木材的重
要化学性质之一）
? 2,木材对金属的腐蚀
? 绝大多数木材的水抽提物呈酸性, 能使金属腐蚀,
例如常引起对加工机械, 仪表和工具的腐蚀, 在
干燥过程中, 常发现干燥室的墙壁和干燥设备的
腐蚀现象 。
? 3,对木材胶合的影响
? 只对酚醛树脂胶 （ PF） （ phenolic resin adhesive）
无影响 。 对脲醛树脂胶 （ UF） （ urea-formalde
[resin] adhesive） 影响大, pH值过高树种越不易
胶合 。
? 对于碱性高, 碱缓冲容易大的树种, 胶合时, 加
大酸固化剂用量因为凝胶时间随碱缓冲容易的增
加而增长 。
