注入液态水的主要功能是产生过热蒸汽，过热蒸汽作为化学改性的催化剂。当水进入加热的自动化反应器时，它会汽化并加速木材内部半纤维素的水解。这种反应是永久改变木材性质的关键机制，而不仅仅是干燥木材。
通过促进半纤维素的水解，注入的水减少了木材表面的羟基数量。这种根本性的化学变化显著提高了木材的尺寸稳定性和吸湿性（抗吸湿性）。
作用机制
过热蒸汽的产生
在加热过程中，当少量液态水被注入封闭的反应器时，强烈的热量会立即将液体转化为气体。
由于系统是封闭且加热的，因此该蒸汽会变成过热蒸汽。这种状态使蒸汽能够深入渗透木材结构，并与其化学成分发生相互作用。
催化水解
过热蒸汽除了传热之外，还具有特定的化学目的。它充当水解的催化剂。
这种反应针对木材的化学结构，特别是分解半纤维素，半纤维素是木材细胞壁中最不稳定的聚合物。
木材的化学转化
减少羟基
这种催化水解最显著的结果是减少羟基（-OH）。
羟基负责木材对水的天然亲和力。它们像“钩子”一样抓住空气中的水分。
通过降解半纤维素并减少这些基团，该过程实际上消除了水通常会结合到木材上的位点。
实现抗吸湿性
由于可用的羟基数量减少，木材失去了从环境中吸收水分的能力。
这种性质被称为抗吸湿性。改性后的木材变得“疏水”，排斥水而不是像海绵一样吸收水。
物理效益和结果
增强尺寸稳定性
由于木材不再吸收或释放大量水分，因此在湿度变化时不会发生膨胀和收缩。
这带来了卓越的尺寸稳定性，意味着木材在安装后不易翘曲、变形或膨胀。
理解权衡
水解的代价
虽然半纤维素的水解有利于稳定性，但它是一个降解过程。
阻止木材移动的反应会破坏细胞壁的结构成分。
强度与稳定性的权衡
重要的是要认识到，改变化学结构以排斥水通常会影响其他物理性质。
半纤维素链的去除会改变木材的机械柔韧性。必须仔细控制该过程，以平衡稳定性方面的收益与脆性或强度方面可能发生的变化。
根据您的目标做出正确的选择
为了最大化热改性的效益，请考虑您的具体性能要求：
- 如果您的主要重点是尺寸稳定性：优先选择确保足够注水以最大化半纤维素水解和羟基减少的工艺。
- 如果您的主要重点是防潮性：验证反应器规程是否足够长时间地维持过热蒸汽环境，以达到高水平的抗吸湿性。
注水不仅仅是为了控制温度；它是将木材转化为稳定、高性能材料的化学触发器。
总结表：
| 工艺组成部分 | 机制 | 产生效益 |
|---|---|---|
| 注水 | 在封闭反应器中产生过热蒸汽 | 深入渗透木材细胞壁 |
| 水解 | 催化分解半纤维素 | 永久性化学结构改变 |
| 化学变化 | 羟基（-OH）数量减少 | 降低吸湿性（抗吸湿性） |
| 物理结果 | 消除膨胀和收缩 | 增强尺寸稳定性和耐久性 |
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参考文献
- Guntis Sosins, Jānis Zicāns. Water-Related Properties of Wood after Thermal Modification in Closed Process under Pressure in Nitrogen. DOI: 10.3390/f15010140
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .