基于木材力学性能与水分的关系,本文通过分析不同含水率状态下木材的力学性能的微观变化,达到探究水分在纤维素无定形区的存在形式及作用的目的。首先,对不同含水率的木材进行静态拉伸松弛试验探究水分对木材松弛性能、结晶度与微纤丝角的影响。而后,对木材中的化学组分进行选择性脱除处理,在纤维素损伤最小的前提下得出最优处理工艺。最后,对组分脱除后的木材进行微力学试验对比分析,论证纤维素无定形区域内水分的吸着形式与影响机制。本文主要结论归纳如下:1.随着含水率增加,水分子的进入使木材的无定形区域发生润涨,微观组织更为松散,宏观表现为结晶度降低,更易发生应力松弛。低含水率状态下(6%~8%),水分的吸着会填入由干燥形成的微孔。溶胀细胞壁的同时,不稳定的氢键发生断后重联,纤丝发生一定程度的取向。解吸试件由于未经历干燥过程,并未出现结晶度增加的现象。应力松弛会增加木材的结晶度。2.对樟子松材脱除木质素后,再用6%浓度的NaOH沸水浴4h为纤维素纤维提取的最佳方法。经FTIR与XRD测试,验证了上述方法的可行性。其细胞结构与组织并未发生改变,但出现了皱缩与纤丝外露现象,吸湿性能显著提高,呈现第Ⅱ型吸着等温线特征。3.随含水率增加,未处理薄木轴向拉伸断裂伸长率提高,抗拉强度减小,在应力—应变曲线上呈现明显的塑性阶段。处理后的样品在含水率<8%时,发生弹性变形直至断裂;含水率>8%时则会表现出一定程度的塑性。4.提取后的纤维素试件在含水率6%~8%左右时,力学性能出现显著变化。弹性模量明显提高,其机理为无定形区原本蜷曲的纤维素分子链由于水分子附着而进行舒展与重排,即前期干燥产生的微小缝隙被水分子填满,从而使得纤维排列更为有序,弹性模量骤增,抗外界破坏能力增大。5.利用计算机模拟可以看出,随着含水率的增大,无定形区域体积增加。但含水率为5%时,无定形晶胞体积减小,纤维素分子链排列更加致密。