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论文以大果紫檀(Pterocarpus macarocarpus Kurz)心材为研究对象,首先对其气味进行成分分析,同时充分萃取其内含有机物并进行成分分析,鉴别出大果紫檀心材气味主要成分,探寻大果紫檀心材气味与其内含有机物之间的关系;其次,研究了大果紫檀心材在不同因素(温度、时间、表面气流、粒径、干燥方式)的影响下,其释放气味的成分和量的变化规律,揭示大果紫檀心材气味释放机理;第三,分析了大果紫檀心材的微观结构,研究气味传质扩散释放动力、机理,分析建立可描述大果紫檀心材气味传质、释放和扩散过程的模型,研究气味释放特征参数的求解方法,结合局部空间气味释放试验,求解大果紫檀心材气味释放特征参数;第四,根据气味释放过程和特征参数,建立了基于传质释放机理的气味释放模型,同时根据流变学原理,论证了流变学理论与木材气味释放行为的对应关系,并从较为宏观的角度出发建立了基于流变学的大果紫檀心材气味释放模型,利用该木材气味长期释放试验数据对机理模型和流变模型进行验证、对比与分析,揭示了大果紫檀心材气味释放机制,预测、评价大果紫檀心材未来气味释放行为。论文得出主要结论如下:(1)大果紫檀心材在常温条件下释放的气味中可定性出14种倍半萜类物质:(-)-α-蒎烯(0.49%);β-榄香烯(0.67%);长叶烯(0.1%);石竹烯(2.21%);α-愈创木烯(0.32%);Z,Z,Z-1,5,9,9-四甲基-1,4,7,-环十一碳三烯(4.4%);γ-桉叶烯(17.54%);α-古芸烯(1.5%);β-瑟林烯(16.36%);(-)-α-蛇床烯(0.85%);佛术烯(1.1%);桢楠醇(3.5%);β-桉叶醇(34.99%)和1H-Cyclopropa[a]naphthalene,1a,2,3,3a,4,5,6,7b-octahydro-1,1,3a,7-tetramethyl-,[1aR-(1a.α.,3a.α.,7b.α.)]-(13.91%)。现代研究常以单萜和倍半萜化合物作为评价植物精气保健价值的指标,按面积归一法大果紫檀心材在常温条件下其气味中的倍半萜类物质百分含量达到97.94%。(2)大果紫檀心材气味主要来源于其内含有机物。温度对大果紫檀心材气味释放的影响很大:(1)当温度低于80℃时,大果紫檀心材气味主要来源于其木材抽提物;(2)当温度在80℃到120℃之间时,除过木材抽提物的挥发外,木材中的其它组分开始发生分解,使气味成分更加复杂;(3)当温度高于120℃时,木材组分分解加速,大果紫檀心材开始释放出大量的烷烃类、酚类和酸类物质等。同时,当温度低于60℃时,随着加热时间延长,大果紫檀心材气味中萜烯类物质的释放速率相对接近匀速;当温度高于80℃时,萜烯类物质的释放速率随时间不断增加。可推测在较高温度条件下,随着加热时间延长,部分内含有机物会发生分解或反应形成新的萜类物质。(3)随着温度升高,大果紫檀心材释放的气味量和成分种类越来越多。倍半萜类物质的量随温度升高也会增多,但100℃以上时,倍半萜类物质的种类有所减少。同时,随着温度升高,其气味中倍半萜类物质的相对百分含量逐渐降低。因此,温度虽可刺激大果紫檀心材释放出更多有保健功能的萜类物质,但与此同时,醛类、酚类、烷烃类的释放速率更快,致使气味成分更加复杂。可见,较高温度条件下释放的挥发性气味对人体健康而言,存在一定风险,日常享受大果紫檀心材木制品的芳香时,建议利用人体体温,把玩、摩挲刺激大果紫檀木制品释放气味。(4)粒径、气流速度对大果紫檀心材释放出的气味成分种类没有影响,但会影响气味的释放量。粒径越小,气味释放的量越大,气流速度越大,气味释放量越大。但粒径、气流速度对其气味释放量的影响有限,气味释放量增大的趋势会逐渐减弱。(5)真空冷冻干燥、真空干燥和常规干燥三种干燥方式相比,真空冷冻干燥方式最有利于保留大果紫檀心材内含有机物的量和成分种类,也可保留更多的气味量和成分。(6)对大果紫檀心材气味传质释放一维多相模型进行修正和解析,得到气味传质释放特征参数的求解方法,利用密闭空间试验,求解得到本研究中的大果紫檀心材样品的气味释放特征参数为:Dkj=7.267×10-3m/h;K=1.403×105;C0=617.443ug/m3。(7)根据大果紫檀心材气味释放过程和特征参数,建立了基于传质释放机理的气味释放模型Cst=0.2151e-1.6613×10-5t-0.2151e-1.0392t;同时从较为宏观的角度出发,结合材料学中的流变理论,利用气味长期释放试验中的监测数据,建立了基于流变学的大果紫檀心材气味释放模型Cst=0.2136e-1.3946×10-5t-0.1286e-0.9984t。其中机理模型更适合预测短时间范围内的大果紫檀心材气味释放情况,而流变模型预测大果紫檀心材气味长期释放情况更为准确。(8)根据两种大果紫檀心材气味释放模型曲线和模型曲线所体现出的该木材气味释放趋势和释放速度,可将气味释放过程归纳为三个阶段:(1)气味快速释放阶段(该阶段主要在10年时间内);(2)气味延时释放阶段(该阶段为10-30年时间段内);(3)气味稳定释放阶段(该阶段为30年后的时间)。