一、木材熱改性的原理

    木材由半纖維素、纖維素、木素和少量的抽提物組成。半纖維素的耐熱性能較差，在高溫作用下，它首先降解，生成游離醋酸，而釋放的醋酸作為一種催化劑，又加速了半纖維素水解成糖類(lèi)。故加熱后，木材中半纖維素含量顯著減少，且隨著半纖維素的降解，吸濕性的羥基顯著減少，從而木材的吸濕性降低，尺寸穩(wěn)定性提高。此外，游離醋酸的生成，又使腐朽真菌喜愛(ài)的食物顯著減少，因而從食物鏈上抑制了腐朽真菌的生長(zhǎng)。

    纖維素是以結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)共存的長(zhǎng)分子鏈結(jié)構(gòu)。纖維素吸濕性的大小，取決于無(wú)定形區(qū)的大小及游離羥基的數(shù)量。木材加熱時(shí)，游離醋酸的生成，又降解了無(wú)定形區(qū)中纖維素的微纖絲，使無(wú)定形區(qū)減少，使纖維素的結(jié)晶度和晶體尺寸增大，這也降低了木材的吸濕性，增加了尺寸穩(wěn)定性。

    木材中含有的少量的抽提物是低分子物質(zhì)，有樹(shù)脂酸、萜類(lèi)化合物、脂肪、蠟、單寧、酚類(lèi)化合物等。木材加熱時(shí)，大多數(shù)抽提物揮發(fā)，也使腐朽真菌的食物減少，從而提高了木材的耐腐性。此外，樹(shù)脂等化合物的揮發(fā)，也改善了木材的油漆和膠合性能。

二、碳化木的性能特點(diǎn)

    碳化木是木材超高溫?zé)崽幚淼母男援a(chǎn)品，它與普通木材相比，有一系列的特點(diǎn)：

    1.吸濕性和吸水性顯著降低。由于木材經(jīng)超高溫?zé)崽幚砗螅�吸濕性的游離羥基官能團(tuán)大大減少，故木材的吸濕性約可降低51%。

    2.使用時(shí)平衡含水率顯著降低，尺寸穩(wěn)定性大幅度提高。由于木材的吸濕性降低，故在同樣的空氣狀態(tài)下，碳化木的平衡含水率與常規(guī)木材相比，約可降低50%。尺寸穩(wěn)定性通常是用木材的弦向或徑向的濕脹性來(lái)表示的，由于碳化木的吸濕性顯著降低，因此，其濕脹性也會(huì)相應(yīng)地減少，故尺寸穩(wěn)定性大幅度提高（約為42%）。

    3.生物耐腐性明顯提高，由于炭化過(guò)程中木材的半纖維素降解，生成游離醋酸，又高溫時(shí)木材的抽提物揮發(fā)，這些都切斷了腐朽真菌的食物鏈，使碳化木的生物耐腐性提高。

    4.提提物的揮發(fā)，有利于木材的膠合和表面涂飾。

    5.木材的顏色美觀、均勻、耐久，且可用于不同溫度的“炭化”工藝，模擬名貴樹(shù)種的顏色。

    6.木材的硬度和順紋抗壓強(qiáng)度提高。

    7.木材的彈性模量略有增加。

    8.木材的密度略有降低（約為3%）。

    9.木材的搞彎強(qiáng)度降低，但幅度不大。木材的強(qiáng)度與密度有很大關(guān)系，因碳化木密度降低，會(huì)引起強(qiáng)度降低；但碳化木吸濕性和平衡含水率降低。在同樣的使用環(huán)境下，碳化木的含水率顯著低于常規(guī)木材，木材的強(qiáng)度又隨著吸著水含水率的降低而增加，故由于含水率降低而產(chǎn)生的強(qiáng)度補(bǔ)嘗，最終使得碳化木抗彎強(qiáng)度的降低幅度不大（約為5%）。

    10.木材的脆性增加，沖擊抗彎強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度顯著降低（前者降低約25%，后者降低約20%）。

三、碳化木的分類(lèi)及對(duì)原材料的要求

   根據(jù)產(chǎn)品的性能及用途的不同，碳化木可分為室內(nèi)用及室外用兩大類(lèi)。前者除了外觀質(zhì)量要求之外，主要的性能要求為尺寸穩(wěn)定性，其木材弦向濕脹和干縮率要求為6—8%，其耐腐等級(jí)要求為Ⅲ級(jí)—稍耐腐；后者除了外觀質(zhì)量要求之外，主要的性能要求為生物耐久性，其耐腐等級(jí)要求為Ⅱ級(jí)—耐腐，另外，木材的弦向濕脹和干縮率要求為5—6%。

   歐洲制造碳化木的現(xiàn)用樹(shù)種：主要為歐洲赤松（約占39%）、云杉（約占43%），其次為樺木（占8%）、白楊（5%），還有少量的落葉松、榿木、山毛櫸等。

   現(xiàn)階段中國(guó)制造碳化木的主要樹(shù)種：樟子松、鐵杉、杉木、白蠟?zāi)尽⒆跄尽�楓樺、荷木、香樟、纖皮玉蕊等。

四、碳化木的用途

   用途可分為室內(nèi)用和室外用兩大類(lèi)：

   1.室內(nèi)主要用于：室內(nèi)裝飾、家具、門(mén)窗、壁板、地板、桑拿房木結(jié)構(gòu)及地板等。特別是我國(guó)北方新型住宅建筑中，有越來(lái)越多的采暖地板，過(guò)去由于尺寸穩(wěn)定性過(guò)不了關(guān)，不能采用實(shí)木地板，只能用強(qiáng)化地板或是多層實(shí)木復(fù)合地板，在地?zé)岬沫h(huán)境下，強(qiáng)化和復(fù)合地板膠層的甲醛釋放，造成的室內(nèi)空氣污染，是個(gè)很棘手的問(wèn)題。而碳化木尺寸穩(wěn)定性好，可用于地?zé)岬匕澹�且沒(méi)有環(huán)境污染問(wèn)題。

   2.室外主要用于：房屋外墻板、庭院家具、游樂(lè)場(chǎng)輕型木構(gòu)件、露天地板或甲板、田園建筑小品等。由于碳化木脆性增大，故不推薦在重型木結(jié)構(gòu)中使用。碳化木是一種新產(chǎn)品，在中國(guó)生產(chǎn)和推廣的時(shí)間還不長(zhǎng)，但由于它尺寸穩(wěn)定性和耐腐性好，顏色美觀、古樸典雅，且環(huán)境友好，不需添加任何化學(xué)藥劑，故已受到消費(fèi)者青睞。隨著消費(fèi)者對(duì)它的識(shí)識(shí)不斷深化，相信碳化木會(huì)在國(guó)內(nèi)外得到越來(lái)越廣泛的推廣應(yīng)用。