杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林是我国南方主要人工用材林，由于生长速度快，轮伐期短，致使木材所含幼龄材比例相当高，因而其材质较差，尤其是表面硬度低，应用范围受到限制。化学改性方法是改善弱质木材性能的有效方法，其中树脂改性方法是较为常用的方法。大量研究表明，低分子量酚醛树脂对提高木质材料的尺寸稳定性能(今村博之等，1985；菊地伸一等，1994；今村祐嗣等，1998)、强度性能(今村博之等，1985；梶田ひろむ等，1989；浅井和野等，1997)、抗生物劣化性能(柳在潤等，1991a；1991b)以及固定木材压缩变形(井上雅文等，1991a；1991b)等效果明显，并正在向实用化阶段发展。利用低分子量酚醛树脂改善杉木木材的性能是提高杉木利用价值的一个重要途径。

树脂改性方法的重要参数有树脂的种类、浸注量及在木材内的分布状态，其中分布状态是不可忽视的重要问题。本文就抽提前处理法、浸注处理法对低分子量酚醛树脂的浸注性和树脂在木材内的分布状态进行了研究。

试验用人工林杉木木材采自江西省大冈山林场，树龄26 a。气干后，区分边材和心材，分别制成100 mm(L)×10 mm(R)×20 mm(T)大小的试样。试样一部分经苯醇[V(苯酚):V(乙醇)=1:2]连续60 h的抽提处理。

树脂是日本リグナイト株式会社制造的RESOL型木材浸注处理用酚醛树脂[LK-82，数均相对分子质量300，粘度(25℃)19 mPa·s, pH(25℃)6.2, 不挥发份(135℃)48.8%]。试验时，以ω(原树脂):ω(水)=60:40比例稀释成树脂水溶液使用。

抽提处理和未抽提处理的试样在105℃下干燥10 h以上，然后进行常压浸渍(2 h，室温)、真空浸注(1大气压真空度下保持1 h)，然后常压浸渍2 h(室温)处理。

常压浸渍或真空浸注处理后的试样自然干燥2 d，然后在40℃烘箱内干燥1 d，待含水率达到5%以下后，将温度升至80℃干燥6 h，再升温至130℃和150℃，分别加热1 h，使树脂完全固化。

树脂浸注性的评价采用树脂重量增加率WI和树脂水溶液充填率ERL两个指标(今村博之等，1985)：WI(%)＝(A-B)/B×100%，ERL(%)＝WI/TML×100%, 式中:A为浸注处理后试样的重量；B为浸注处理前试样重量；TML为树脂水溶液理论最大浸注量(theoretical maximum loading)。固化后的也按上式计算。

TML的计算公式如下(今村博之等，1985)：TML(%)=(1-D_C/D_W)·D_M/ D_C×100%，式中：D_C为未处理木材密度；D_W为单体或树脂密度；D_M为木材实质密度。

采用以下两种方法评价树脂分布状态。一是软X射线密度法。对固化处理的试样用软X射线密度测定装置(YUTAKA ELECTRIC MFG.CO.)测定试样L方向的密度变化，测定电压16 kV，电流14 mA，时间4 min，测定位置和方向见图 1。另一种方法是实体显微镜观察法。软X射线测定之后的试样按图 1所示，从试样端部每隔10 mm切割得到一个RT面(图中B、C、D、E、F各面)，选择其中的B、D、F 3面且在软X射线扫描的位置进行观察(Keyence VH7000)。通过计算每个600 μm×450 μm观察面积内被树脂充填的细胞数占总细胞数的比例得到细胞腔树脂充填率及其在R方向上的变化。

图 1 软X射线测定位置及显微镜观察面 Fig. 1 The direction of soft X-ray measurements and the method of microscope observation

由图 2可知，不论是否抽提处理，常压浸渍和真空浸注心材的WI分别为30%和250%左右，边材分别为30%和280%左右，真空浸注处理使树脂水溶液很容易进到木材内。

图 2 树脂重量增加率与试样密度的关系 Fig. 2 Relationships between WI of phenol resin aqueous solution and density of wood □边材Sapwood; ▲心材Heartwood; ○抽提处理边材Extracted sapwood; ●抽提处理心材Extracted heartwood A真空浸注Vacuum; B常压浸渍Atmosphere.

试样密度对WI有一定的影响，密度越大，WI越小。为了消除密度对结果的影响，采用ERL来评价树脂的浸注性(见表 1)。由表 1可知，真空浸注处理时的ERL达到90%以上，而常压浸渍的仅仅10%左右，真空浸注的效果明显。真空浸注时，未抽提处理心材的ERL平均值与边材相差17%左右，亦即心材的浸注性比边材差，但抽提处理后心边材的这种差异减小到8%左右。不论常压浸渍还是真空浸注处理，抽提处理后ERL增加，试样间的差异趋向减少，特别是经变异均匀性分布和Welch Test检验证明，真空浸注时抽提处理试样的平均值增加，分散度减少。

表 1 固化处理后的ERL Tab.1 ERL of PF resin after cure

表 1 固化处理后的ERL Tab.1 ERL of PF resin after cure

上述研究表明，通过抽提处理和真空浸注改善了树脂的浸注性。图 3是软X射线解析得到的样品纵向密度分布图。由图可知，不论是否经过抽提处理，常压浸渍时树脂分布在试样的端部附近，而真空浸注时树脂向更深处渗透，特别是抽提处理后树脂达到了试样的中心部位，尤其是边材，分布趋于均匀。由此说明，抽提处理并真空浸注使树脂在木材内的分布状态更趋均匀。

图 3 纤维方向树脂分布的软X射线密度图 Fig. 3 Curve of density with soft X-ray on longitudinal direction A心材Heartwood; B边材Sapwood a常压浸渍Atmosphere; b常压浸渍和抽提Atmosphere & Extracted; c真空浸注Vacuum; d真空浸注和抽提Vacuum & Extracted; e对照Control.

图 4是显微镜观察真空浸注处理试样3个观察面得到的细胞腔树脂充填率的分布结果。由图可知，不论抽提处理与否树脂充填率均按B、D、F顺序递减，抽提处理后B、D、F各面的值均比未抽提处理的高。这进一步证明了软X射线解析结果。同时，图 4显示出树脂在R方向，即软X射线未能解析到的方向的分布状态。在R方向上树脂分布存在较大变异，即使抽提处理后的结果也是如此。

图 4 树脂充填率的分布图 Fig. 4 Distribution of loading ratios of PF resin on radial direction A未抽提处理Un-extracted; B抽提处理Extracted.—□—观察面B Section B; —X—观察面D Section D; —○—观察面F Section F.

杉木心材较边材难浸注，真空浸注处理提高了树脂的浸注性，抽提处理不仅提高树脂的浸注性，而且使树脂在试样内或试样间的分布状态趋于均匀。

在解析树脂分布状态方面，软X射线解析法方便、快速，但射线穿透方向被平均化，需要象显微镜观察法等方法作为辅助解析手段。