Cellular level investigation of water interaction with acetylated and formalized wood

Asetyloidun ja formalisoidun männyn (Pinus sylvestris L.) pintapuun reagointia veden kanssa tutkittiin solutasolla. Muokkaamatonta puuta käytettiin vertailunäytteenä. Asetyloinnissa, etikkahappoanhydridin asetyyliryhmä sitoutui OH-ryhmän kanssa täyttäen soluseinää. Formalisointi puolestaan johti kahden hydroksyyliryhmän (OH) ja yhden metyyliryhmän ristisilloitukseen. Molemmat mekanismit estävät veden kanssa sitoutumiskykyisten OH-ryhmien määrää, mutta ei tiedetä kuinka paljon. Tutkimuksen avulla voidaan arvioida molempien käsittelyjen vaikutusta puun kosteuden sitoutumiseen. Puun ominaisuuksien määrittämiseen tarvitaan tietoa solutason muutoksista. Puu on hygroskooppinen materiaali, joka pyrkii tasapainoon ympäristönsä kanssa. Tämä aiheuttaa muutoksia mittapysyvyyteen sekä sienten elinmahdollisuuksiin. OH-ryhmien määrä vaikuttaa puun kykyyn sitoa itseensä vettä. Asetyyli- ja metyyliryhmät sitovat OH-ryhmiä. Veden kanssa sitoutumiskykyisten OH-ryhmien määrää tutkittiin gravimetrisella arviolla, ja voidaan olettaa, että näiden OH-ryhmien määrä on yhteydessä ristisilloitukseen ja vesimolekyylien estämiseen. Molemmat modifiointimenetelmät alensivat tasapainokosteutta ja sorptiohystereesiä. Asetyloinnin maksimi painoprosentin lisäys (17 %) vähensi kosteuspitoisuutta 15,63 %. Formalisoinnin maksimi painoprosentin lisäys (7,5 %) vähensi kosteuspitoisuutta 15,09 %. Asetylointi vähensi veden sorptiota suhteellisella kosteudella 0 ja 95 %, kun taas formalisointi vähensi tasapainokosteutta tasaisesti mutta vain suhteellisen kosteuspitoisuuden ollessa 20-95 %. Tämä johtui ristisilloituksen aiheuttamasta soluseinän polymeerien kasvaneesta jäykkyydestä. Sorptiohystereesi oli kaikilla näytteillä samanmuotoinen, mutta maksimaalinen hystereesikohta oli huomattavasti matalampi formalisoinnilla verrattuna muihin näytteisiin. Modifioinnit vähensivät myös veden kanssa sitoutumiskykyisten hydroksyyliryhmien määrää. Asetyloitu puu vähensi veden kanssa sitoutumiskykyisten OH-ryhmien määrää eniten, johtuen sen korkeasta painoprosentin lisäyksestä (16 %). Veden kanssa sitoutumiskykyisten OH-ryhmien määrä laski tasaisesti asetyloinnilla, kun taas formalisoinnilla lasku oli nopeaa ja suoraviivaista. Tutkimuksen menetelmällä voidaan tarkastella molempien modifiointien veden sitomisesta kertovien OH-ryhmien määrää sekä niiden vaikutusta solutason rakenteellisiin muutoksiin.

Grantor dc:publisher

Helsingin yliopisto

Year dc:date.issued

2021

Author dc:creator

• Teräväinen, Venla

Contributors dc:contributor

• Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
• University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
• Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten

• Acetylation
• Formalization
• Hydroxyl accessibility
• Hydroxyl group
• Modification
• Moisture content
• OH accessibility
• OH group
• Relative humidity
• Sorption hysteresis
• Sorption isotherm
• Weight percent gain

Language dc:language.iso

fin

Identifier URI

URN:NBN:fi:hulib-202109103702

OAI identifier oai:identifier

oai:helda.helsinki.fi:10138/334246