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《北京林业大学》 2004年
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三角枫在干燥过程中诱发变色的研究

高建民  
【摘要】:三角枫作为南方天然速生硬阔叶树材,以其美观的纹理、艳丽的材色和致密的材质可成为当今实木加工的理想用材,但由于存在易变色和腐朽等固有缺陷,至今未能充分利用。本文针对三角枫木材存在的这一固有缺陷,从三角枫木材变色机理的研究入手,创造性地提出了木材诱发变色的全新概念。通过对三角枫木材在干燥过程中诱发变色机理与过程的研究,取得了比较理想的研究成果。这一探索性研究为三角枫木材科学、合理的利用开辟了广阔的应用前景;为我国木材科学与技术学科提出了一个新的研究方向;丰富了我国木材科学研究的内容;对木材的科学加工与高效利用具有重要的意义和实用价值。 本文通过对三角枫木材浸提物成分的测定与红外光谱和扫描电镜分析,揭示了三角枫木材的变色机理;通过不同干燥工艺条件下变色过程以及红外光普和扫描电镜分析,得出了三角枫木材在干燥过程中最佳的诱发变色条件和诱发变色机理;通过诱发变色视觉物理参数的统计与分析,确定了三角枫木材在诱发变色过程中木材颜色的变化趋势;通过三角枫诱发变色干燥工艺试验,初步得到了比较理想的三角枫诱发变色干燥工艺。研究结果表明:三角枫木材在干燥过程中的诱发变色是可行的;高温、高湿,尤其高温(96~99℃)汽蒸对三角枫木材具有最佳的诱发变色效果;诱发变色使三角枫木材颜色的变化趋势向红色和深色方向变化,可获得均匀悦目的红色变色。这一研究结果将会为三角枫木材的高效利用奠定良好的基础。本文的主要研究成果与创新点是: 1.首次揭示了三角枫木材的变色机理:① 浸提物中含有多元酚类、无色花色素和单宁等物质,在一定条件下发生化学反应,使木材变色;② 浸提物质中存在苯环、酚羟基、羟基—OH、羰基—C=O、羧基—COOH以及酯基和酮基等发色基团与助色基团,这些基团在一定条件下与木素中的碳水化合物结合而形成发色体,改变了三角枫木材对可见光的吸收,使木材的颜色发生变化。 2.创造性地提出了木材诱发变色的全新概念,为我国木材科学与技术学科开创了一个新的研究方向。同时,揭示了三角枫木材在干燥工程中的诱发变色机理:① 高温、高湿(98~100%),尤其是高温(96~99℃)汽蒸加速了三角枫木材中水溶性变色原物质(即多元酚类物质以及无色花色素和单宁等)的溶解、扩散和氧化反应,使 木材发生了红色变色。②三角枫木材在高温、高湿(98一100%)以及高温(96一99 ℃)汽蒸条件下的诱发变色过程中,轻基一0H经氧化而转化为碳基一C=0,梭基一 CooH,酷基和酮基等官能团,使三角枫木材在可见光区对光的吸收峰发生变化,木材 的颜色变深。 3.通过实验室模拟三角枫诱发变色干燥工艺试验,初步得到了比较理想的三角枫 诱发变色干燥工艺。研究结果表明:高温预热干燥工艺和高温汽蒸预处理干燥工艺对 三角枫木材具有比较理想的诱发变色效果,.可获得均匀悦目的红色变色。三角枫诱发 变色干燥工艺是:①高温预热干燥工艺。预热的相对湿度为98~100%,温度尽可能 提高,可获得比较理想的诱发变色效果。②高温(96一99℃)汽蒸预处理干燥工艺对 三角枫木材诱发变色效果最佳。而且简化了干燥工艺过程,缩短了木材的干燥周期。
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