21世纪的今天,环保与创新印刻了新时代的主题。竹材作为第二大木质资源,对推动绿色经济、发展绿色产业沉淀了巨大的潜能及利用空间。竹材以其优质的天然性及可再生性正在逐步推动“竹代木”时代前进。当下中国,正朝着美丽中国、乡村振兴的长河涌动,为推动全竹高效利用,振兴竹产区经济发展,竹材防护、改性成为了竹材加工利用最重要的技术环节。它所涵盖的防霉防腐、阻燃及染色都涉及到竹材的渗透性问题,渗透性的好坏也将直接影响竹材防护及改性的效果,及竹产品的附加值。本文以毛竹为试验材料,研究其在真空冻干技术下的渗透工艺,并从宏观及微观构造、孔隙特征等方面对其渗透性变化进行表征,进而揭示真空冻干后竹材渗透性改善的机理。本文主要从以下三个方面对真空冻干竹材进行研究:首先,对竹材真空冻干技术及工艺进行了研究,分析冻结速率、冷凝温度、含水率三因素对竹材力学强度及吸湿性能的影响,确定竹材真空冻干技术的最佳工艺;其次,对冻干竹材进行微观结构的观察,分析真空冻干处理后竹材微观结构的变化,运用压汞法探究孔隙结构与渗透性之间的相关性;最后,通过对竹材浸渍处理,在体式显微镜、SEM-EDS电镜能谱及光学显微镜下观察试剂分布及渗透曲线,对真空冻干竹材渗透性的促进作用进行量化表征及研究。通过研究可以得出以下结论:(1)竹材真空冷冻干燥改善渗透性最优工艺为:预冻结速率1.2℃/min、竹材含水率的范围为85%~115%、冷凝温度-45℃。 (2)扫描电镜观察结果显示,真空冻干没有对竹材整体形态产生影响,主要变化集中在维管束区域,导管壁出现裂缝,管壁上出现部分塌陷,胞壁细胞壁上有效纹孔增多,孔径增大;压汞法对孔隙特征的分析结果显示,经真空冷冻干燥处理后竹材的比表面积、中孔直径及孔隙率均有明显提升。孔总面积提升了27.6%(由73.6 cm~2/g增加到93.9 cm~2/g),中孔孔径由原来的44.3 nm增大了2.2倍,孔径达到了101.5 nm,孔隙率增大至73.48%(原竹:48.54%)。(3)体视显微镜及光学显微镜对浸染竹材观察结果显示,竹材内染液由管壁筛管朝薄壁组织、纤维组织延伸的迹象明显,可以初步判断竹材内流体渗透方向依次为导管、薄壁组织及纤维,薄壁组织渗透效果要优于纤维组织;通过对薄壁组织内甲苯胺蓝渗透的局部观察发现,染液在薄壁细胞间的流通由胞间层为先,然后通过细胞壁流入细胞腔,可以推测,胞间层的孔径要大于薄壁上出现了孔隙。(4)SEM-EDS分析结果显示,竹材原有成分间,即导管、纤维、薄壁组织之间的渗透性存在明显差异。处理材与未处理材之间Cu元素分布在两个时间段的差异分别为54.5%与854%之多。真空冻干处理后竹材,Cu元素在单位时间内约有7.5%的提高。通过Cu元素面扫描分布与竹材原有元素面分布相关性判断更好的表征了真空冻干对竹材渗透性的促进作用,且对原竹原用结构成分未产生明显影响。