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木材及其处理材耐光色牢度的研究

韩英磊  
【摘要】:木材的耐光色牢度是衡量木材抵抗光变色能力的性能指标。随着木材及其制品在户外的广泛应用,阳光照射使其发生变色、褪色而劣化的影响日益引起关注。目前,国内对木材及其处理材光变色的研究正在逐步展开,本文采取加速老化的方法,以国际照明委员会CIEL*a*b*(1976)表征系统,对光照前后材料的颜色变化进行了测试和表征,进而探讨木材素材的光变色规律以及不同处理方法对木材耐光色牢度的影响。 本文以筒状非洲楝、圆盘豆、柚木和亚花梨等12种常用阔叶木材为试材,在X25衰减仪内经氙光暴晒后,分析了不同木材之间的光变色差异。同时,应用傅里叶红外光谱仪测定了光变色材的光谱图,根据谱峰的归属分析其光化学反应的官能团变化,进一步探讨了光变色机理。此外,比较抽提处理前后、高温热处理前后木材的光变色差异,研究了抽提处理以及高温处理对木材光变色的影响。主要的研究成果是: 1)12种木材素材在经氙光照射后均易发生变色,尤其是在光照射的前40小时内,木材的变色速度很快。随着照射时间的延长,变色速度趋于平缓。经氙光暴晒100小时后,杨木的变色度最大,△E*=24.24;柚木的变色度最小,△E*=3.85。通过对木材变色前后表面的光谱反射曲线的分析,将12种木材素材光变色类型分为两种:第一种L*值变小,a*和b*值变大;第二种L*值变小,a*和b*值变小。 2)通过对各木材试样傅里叶红外光谱的谱峰变化分析可知,氙光暴晒100小时后,筒状非洲楝、柚木、亚花梨和紫心苏木表面的非共轭羰基和共轭羰基都明显增多,木质素含量明显减少;而圆盘豆表面只有非共轭增多,木质素含量也明显减小;非共轭羰基变化与表面色差存在相关性的木材包括筒状非洲楝、圆盘豆和柚木;木质素含量变化与表面色差存在相关性的木材包括圆盘豆、柚木和亚花梨。此外,柚木的共轭羰基变化与其表面色差也存在一定的相关关系。 3)苯醇抽提处理48小时对柚木、筒状非洲楝、紫心苏木和圆盘豆光变色都有影响。其中,紫心苏木的抽提物加快了木材本身的变色,而筒状非洲楝和柚木的抽提物使得木材光变色有明显的抑制作用;抽提物对圆盘豆的初始光变色速度影响不大,但对它们最终的变色程度有一定影响。 4)高温处理对落叶松和杨木的光变色影响相似,都使得两种木材在光变色过程中,明度L*值上升,a*值先减小后增大,b*值增大。同时,高温热处理木材的光稳定性要明显高于未经高温处理的同种木材。


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