论文部分内容阅读
柚木经过光照由浅褐色向金黄色发生转变，大幅度提高了柚木的商品价值。本文旨在通过实验探究柚木的变色原因及光诱导变色机理，为建立木材材色调控技术方案提供实验和理论支撑。通过柚木光变色与木质素、抽提物成分结构变化规律以及色度学参数之间的关系研究，结合柚木中典型发色成分的光诱导反应，探讨柚木发色成分的组成和反应机制;通过探针试剂对柚木单板进行人工诱导变色，初步确定柚木光变色的反应类型与色度学之间的关系，为人工诱导木材定向变色固色的理论和工艺技术提供理论依据。主要研究结论如下:
(1)通过使用氙灯模拟光照柚木单板80h，感观分析和色差计测定光照前后颜色变化表明，柚木单板表面总体变红变黄，褐色斑点减少，表面色品指数ΔL*、Δa*和Δb*都增加。且在光照40h后人们喜欢的黄色不再增加。
(2)通过SEM观察柚木单板表面形态，结果表明随着氙灯光照时间的延长，柚木表面及细胞壁纹孔都出现粉蚀劣化现象。通过XRD分析柚木单板表面结晶度变化，结果表明光处理80h的柚木单板表面结晶度比未处理的试样降低了0.81％，说明柚木粉蚀劣化和材色与木材结晶度可能具有某种关联。
(3)通过FT-IR分析柚木单板表面官能团变化，结果表明柚木颜色的变化与木质素有很大关系，木质素在光辐射40h内发生了快速的光降解反应并生成羰基衍生物，这改变了柚木的光吸收波长使得柚木颜色变红变黄。说明木质素的降解是柚木光变色的原因之一。
(4)溶剂抽提柚木粉实验表明，2∶1(V/V)的苯-乙醇溶剂是研究柚木光变色的最佳抽提溶剂。通过GC-MS、FT-IR、UV分析苯-乙醇抽提物表明，抽提物中单宁类、黄酮类、萜类等物质的光氧化等反应和蒽醌类等某些具有升华性或挥发性的有机化合物的挥发都能导致柚木材色的变化。溶剂抽提过程中水和乙醇对柚木中黄蓝色品指数起主要作用的小分子木质素具有较强的抽提能力，同时在光照过程中对柚木中木质素的光诱导黄蓝色品指数增大的降解反应也具有较强的促进作用。
(5)通过UV、HPLC、GC-MS分析光照前后单体模型物结构，结果表明，光照后没食子酸、槲皮素和丁香酚单体在酸性、有氧的条件下容易发生光氧化、聚合、酯化等反应从而形成新的共轭体系。2-甲基蒽醌光照后易挥发。除此之外，槲皮素和没食子酸光照后都产生了其它一种和两种极性较弱的物质。而丁香酚可以异构化为异丁香酚，异丁香酚苯环上的丙烯基再氧化成醛基，进而生成香草醛。其次，在有水的条件下，异丁香酚中共轭双键会断开形成一种醌类中间体，侧链促进生成α，β-二羟基结构，进一步可氧化衍生出含有C=O、β-COOH的产物。2-甲基蒽醌在光照、有氧的环境中不易发生结构的变化。但仍然有少量2-甲基蒽醌可能生成蒽或异构为其它蒽醌。
(6)通过在光照下使用不同类型试剂涂刷柚木单板可以诱导其显现出不同的颜色，说明可以通过添加不同诱导剂的方式来将柚木转化成人们想要的颜色。柚木在光照、有水的条件下的色品指数变化和采用HNO3处理的柚木单板表面色品指数的变化方向和变化程度最为相似，可以认为柚木单板在光照下的变色反应类型是采用硝酸处理后的氧化反应类型。
(1)通过使用氙灯模拟光照柚木单板80h，感观分析和色差计测定光照前后颜色变化表明，柚木单板表面总体变红变黄，褐色斑点减少，表面色品指数ΔL*、Δa*和Δb*都增加。且在光照40h后人们喜欢的黄色不再增加。
(2)通过SEM观察柚木单板表面形态，结果表明随着氙灯光照时间的延长，柚木表面及细胞壁纹孔都出现粉蚀劣化现象。通过XRD分析柚木单板表面结晶度变化，结果表明光处理80h的柚木单板表面结晶度比未处理的试样降低了0.81％，说明柚木粉蚀劣化和材色与木材结晶度可能具有某种关联。
(3)通过FT-IR分析柚木单板表面官能团变化，结果表明柚木颜色的变化与木质素有很大关系，木质素在光辐射40h内发生了快速的光降解反应并生成羰基衍生物，这改变了柚木的光吸收波长使得柚木颜色变红变黄。说明木质素的降解是柚木光变色的原因之一。
(4)溶剂抽提柚木粉实验表明，2∶1(V/V)的苯-乙醇溶剂是研究柚木光变色的最佳抽提溶剂。通过GC-MS、FT-IR、UV分析苯-乙醇抽提物表明，抽提物中单宁类、黄酮类、萜类等物质的光氧化等反应和蒽醌类等某些具有升华性或挥发性的有机化合物的挥发都能导致柚木材色的变化。溶剂抽提过程中水和乙醇对柚木中黄蓝色品指数起主要作用的小分子木质素具有较强的抽提能力，同时在光照过程中对柚木中木质素的光诱导黄蓝色品指数增大的降解反应也具有较强的促进作用。
(5)通过UV、HPLC、GC-MS分析光照前后单体模型物结构，结果表明，光照后没食子酸、槲皮素和丁香酚单体在酸性、有氧的条件下容易发生光氧化、聚合、酯化等反应从而形成新的共轭体系。2-甲基蒽醌光照后易挥发。除此之外，槲皮素和没食子酸光照后都产生了其它一种和两种极性较弱的物质。而丁香酚可以异构化为异丁香酚，异丁香酚苯环上的丙烯基再氧化成醛基，进而生成香草醛。其次，在有水的条件下，异丁香酚中共轭双键会断开形成一种醌类中间体，侧链促进生成α，β-二羟基结构，进一步可氧化衍生出含有C=O、β-COOH的产物。2-甲基蒽醌在光照、有氧的环境中不易发生结构的变化。但仍然有少量2-甲基蒽醌可能生成蒽或异构为其它蒽醌。
(6)通过在光照下使用不同类型试剂涂刷柚木单板可以诱导其显现出不同的颜色，说明可以通过添加不同诱导剂的方式来将柚木转化成人们想要的颜色。柚木在光照、有水的条件下的色品指数变化和采用HNO3处理的柚木单板表面色品指数的变化方向和变化程度最为相似，可以认为柚木单板在光照下的变色反应类型是采用硝酸处理后的氧化反应类型。