木质材料在使用过程中,会出现开裂、变形和腐朽等情况,使得产品质量无法得到保障。在经过高温热处理以后,木材的吸湿特性、防腐性和尺寸稳定性都得到了有效的改善,但同时也使得木材内部的纤维素、半纤维素等分解,木材的润湿性降低,对胶黏剂的粘附性变弱,使得木材的胶合性能降低,而等离子体表面处理技术能够有效地改善木材的润湿性。随着等离子体处理技术的发展,其在木材表面改性方面的应用也日趋广泛,技术也越来越成熟。其处理时间短、效率高、能耗低,是诸多材料改性方法中发展最快的一种技术,具有十分广阔的应用前景。本实验采用经过高温热处理(碳化)的枫桦木(Betula costata Traut v.)、白蜡木(Fraxinus excelsior.)和樱桃木(Prunus serotina.)三种木材作为原材料,氮气和氧气为处理气体,以等离子体处理的功率、时间和压强为变量,研究其对三种木材产生的处理效果。实验采用接触角、X-射线光电子能谱(XPS)和胶合强度探究了三种木材在等离子体处理前后所发生的性能变化,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)探究了等离子体处理对木材微观形貌的影响。实验采用接触角表征木材表面的润湿性,经过等离子体处理后发现,氮气的处理功率为80W、时间30s、压强40Pa时,经过8d后枫桦木的接触角为22.2°,较处理前下降了77.74%;白蜡木在8d后基本恢复了处理前的水平;而樱桃木则为34.43°,下降了68.69%。XPS测试结果表明,经过等离子体处理后,O/C比较处理前有了明显的增大,枫桦木在经过氮气处理后效果更好,樱桃木效果较好的则是氧气处理的,而对于白蜡木,经过两种气体处理后,O/C比基本持平。分析XPS的结果发现,经过氮气处理的试样,出现了新的C-N峰,即引入了新的亲水基团,表面化学成分发生了一定的变化,这也是经过等离子体处理后,木材表面的亲水性上升的重要原因。扫描电镜和原子力显微镜的测试结果显示,等离子体处理后,木材的表面形貌发生了明显的变化,粗糙度均有所增大,枫桦木氧气处理的更加粗糙,白蜡木两种气体的处理效果对比不明显,樱桃木则是氮气的蚀刻程度比氧气处理的蚀刻程度要好,粗糙度有了很大的提高,对胶黏剂、漆膜的吸附能力都会有很大的帮助。热处理过的木材,在经过等离子体处理后进行胶合强度的测试,枫桦木和白蜡木在氮气氛围中都没有提升,甚至略微有些下降,而樱桃木则是从5.81MPa上升到了6.43MPa,提高了9.64%;而经氧气处理后,枫桦木、白蜡木和樱桃木三种木材的胶合强度分别提高了22.65%、35.27%和24.96%,氧气处理的效果比氮气的要好很多。同时,实验也测试了等离子体改性后三种木材的表面润湿性随时间变化的情况,基本在8d后保持不变,改性后的前2d是效果最好的,在这期间进行涂胶处理结果也是最理想的,是实际应用中,应尽量选取该时间段进行涂胶处理。