（纺织化学与染整工程专业论文）杨木染色日晒牢度影响因素研究及其染色机理初探.pdf

浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 不保岔百。 学位论文作者签名： 令) 客影s 日期：2d2 口年 1 月z 7 r 日 年解密后使用本版权书。 指导教师签名：馘 日期：oid 年月刁日 浙江理工大学硕士学位论文 摘要 我国天然林资源特别是珍贵木材匮乏，而社会对珍贵木材的需求不断增加，木材染色 是实现低质速生材仿珍贵木材加工的关键技术之一，杨木是我国主要的速生材之一。但是 杨木染色后的耐光性较差，因此本课题的研究具有十分重要的意义。 本课题考察了预处理对杨木颜色、上染率和耐光性的影响；通过杨木染色用染料的筛 选，分析了染料结构对杨木染色及其耐光性的影响；通过正交实验，优化了酸性染料染色 一 工艺；研究了紫外吸收剂和壳聚糖整理对耐光性的影响。同时本文还通过红外光谱和热重 分析，初步探索了酸性染料和活性染料杨木染色机理。研究结果表明： ( 1 ) 对杨木单板进行h 2 0 2 漂白以及冷水、热水、乙醇、苯醇和n a o h 溶液抽提，抽提 物含量依次为：n a o h 溶液抽提 苯醇抽提 热水抽提 乙醇抽提冷水抽提；预处理后 单板上染率都有所提高，依次为：n a o h 溶液抽提 苯醇抽提 热水抽提 乙醇抽提冷 。 水抽提h 2 0 2 漂白；n a o h 抽提和h 2 0 2 漂白对杨木单板颜色改变较大，耐光性下降；其 它预处理单板颜色变化不大，耐光性有所改善，但效果甚微。 ( 2 ) 选用不同类型的直接、还原染料以及酸性和活性染料对杨木进行染色，由于直接 和还原染料聚集度较高，对杨木的渗透性较差；而酸性和活性染料对杨木的渗透性较好， 因此选择酸性和活性染料作为杨木染色用染料。 对于偶氮染料来说，偶氮基的邻位含有强吸电子基，如磺酸基、卤素( c l 、b r ) 等，或 是在偶氮基的两个相邻位置含有羟基，可以与铜形成稳定的螯合环，对杨木染色后耐光性 较好；对于蒽醌染料来说，染料分子中含有强吸电子基，或在染料的1 位取代基上含有大 的芳环，杨木染色后耐光性比较好。 ( 3 ) 正交实验结果表明，影响杨木染色单板耐光性大小依次为：b ( 染色温度) c ( 染 色时间) d ( h a c 浓度) a ( 染料浓度) f ( n a c l 浓度) e ( j f c 浓度) ，较适工艺为：染料 浓度1 、染色温度1 0 0 c 、染色时间4 h 、j f cl g l 、n a c ll g l 、h a co 1 m l l 。影响杨 木染色单板k s 值因素依次为：a ( 染料浓度) b ( 染色温度) e ( j f c 浓度) f ( n a c l 浓 度) d ( h a c 浓度) c ( 染色时间) 。 ( 4 ) 杨木染色单板经不同紫外线吸收剂整理后，耐光性都有不同程度的提高，效果依 次为：h 1 5 0 h n 1 0 0 u v 3 6 0 u v 3 2 6 ，而且h t u v l 5 0 的最佳浓度为1 0 ：染色 浙江理工大学硕士学位论文 单板经壳聚糖整理后，耐光性也有较好的改善，最佳浓度为1 o 。 ( 5 ) 由f t i r 和t g 分析可知，酸性染料之所以能对杨木染色只是因为酸性染料和木质 素之间氢键与范德华力作用的结果，活性染料与纤维素、半纤维素和木质素形成了共价键 结合。 。 关键词：杨木；染色；耐光性；染色机理 浙江理工大学硕士学位论文 s t u d yo nl i g h t - f a s t n e s sf a c t o r so fd y e dp o p l a ra n dp o p l a rd y e i n g m e c h a n i s m a b s t r a c t t h ew o o dr e s o i l r c e ，e s p v a l u a b l ew o o ds p e c i e s ，i ss h o r ti nc h i n a , b u tt h ed e m a n do f e x c e l l e n tw o o dp r o d u c t si s e v e n i n c r e a s i n g p o p l a ri s c o m m o nw o o ds p e c i e sw i t ha b u n d a n t r e s o u r c e w o o dd y e i n gi sa l le f f e c t i v ea n di m p o r t a n tw a yt os i m u l a t el o w q u a l i t yp l a n e dw o o d i n t op r e c i o u sw o o d w h i l et i g h tf a s t n e s so fd y e dp o p l a ri sn o ts og o o d , s ot h i sp a p e rh a sg r e a t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et os o l v et h e s ep r o b l e m s t h i sp a p e rr e s e a r c hp r e t r e a t m e n to fp o p l a rd y e i n gp e r f o r m e n c e ；w h i l er e s e a r c hd y e s c h o o s i n g ，a n a l y s i st h ei m p a c to fs t r u c t u r eo fd y e so nl i g h t f a s t n e s so fd y e dp o p l a r ；a l s oa d o p t e d d y e i n gp r o c e s so fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t , a n a l y s i so fp r i m a r ya n ds e c o n d a r yf a c t o r s ，c o n d u c t e da p r o c e s so p t i m i z a t i o n ；a n dt h e ns t u d yt h ei m p a c to fu va b s o r b e r sa n dc h i t o s a no nl i g h t f a s t n e s s a tt h es a m et i m et h i sp a p e ra l s ot h r o u g hi n f r a r e ds p e c t r o s c o p ya n dt h e r m a lg r a v i m e t r i cs t u d yt h e d y e i n gm e c h a n i s mo f p o p l a r t h es t u d i e dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b l e a c h i n g 、) l ，i 也h 2 0 2a n de x t r a c t i o nw i t hc o l dw a t e r ，h o tw a t e r ，a l c o h o l ，b e n z e n e a l c o h o l a n dn a o hs o l u t i o n , c o n t e n to fe x t r a c t si sa sf o l l o w s ：n a o hs o l u t i o ne x t r a c t i o n b e n z e n e a l c o h o le x t r a c t i o n h o tw a t e re x t r a c t i o n c o l dw a t e re x t r a c t i o n e t h a n o le x t r a c t i o n ； d y e - u p t a k eo fp r e t r e a t m e n tv e n e e rh a sb e e ni m p r o v e d ，t h ee f f e c ti sa sf o l l o w s ：n a o hs o l u t i o n e x t r a c t i o n a l c o h o l b e n z e n ee x t r a c t i o n h o tw a t e re x t r a c t i o n c o l dw a t e re x t r a c t i o n - e t h a n o l e x t r a c t i o n h 2 0 2b l e a c h i n g ；i t i sa l s o s a i dt h a t p e r m e a b i l i t y o fn a o he x t r a c t i o n , b e n z e n e a l c o h o le x t r a c t i o na n dh o tw a t e re x t r a c t i o ni sb e t t e rt h a no t h e r s t h ec o l o rc h a n g eo f v e n e e ro fn a o he x t r a c t i o na n dh 2 0 2b l e a c h i n gi sl a r g e r ，a n d 也e i rl i g h t f a s t n e s si sp o o r ，a l s o t h e r ei sd a m a g eo fv e n e e ro fn a o he x t r a c t i o n , i ti sb e t t e rn o tt ou s en a o he x t r a c t i o n ；t h ec o l o r c h a n g eo fo t h e rp r e t r e a t m e n tv e n e e ri sl i t t l e ，a n dt h e i rl i g h t f a s t n e s sh a si m p r o v e d ，b u tt h ee f f e c t i sn o ts i g n i f i c a n t ( 2 ) c o m p a r e dw i t hp e n e t r a t i o no fd i r e c td y e s ，v a td y e s ，a c i dd y e sa n dr e a c t i v ed y e s ，a c i d d y e sa n dr e a c t i v ed y e sa r ec h o s et od y ep o p l a r f o ra z o i cd y e s ，t h ea t _ x ) - b a s e do c o n t a i n i n gs t r o n ge l e c t r o n - w i t h d r a w i n g ，s u c ha ss u l f o ， h a l o g e n ( c i ，b r ) ，e t c ，o ri nt h ea z o b a s e dp o s i t i o nw i t ht h et w oa d ja c e n th y d r o x y l ，c a l lf o r ma i 浙江理工大学硕士学位论文 s t a b l ec o p p e rc h e l a t er i n g ，t h el i g h t - f a s t n e s so fd y e si sb e t t e r ；f o r 也ea n t h r a q u i n o n ed y e ，t h ed y e m o l e c u l e sc o n t a i ns t r o n ge l e c t r o n - ，o rd y et h e1 - s u b s t i t u e n to nt h ea r o m a t i cr i n gc o n t a i n sl a r g e ， t h el i g h t f a s t n e s so fd y e si sb e t t e r ，0 、7 r h 芦a 1 + a f ，“ 九 n 6 1z 坩，、- ：一一 事 1 1 1 k ：一rl 二一l 厶一一fj j n a c ll g l ，h a co h n l l t h ei m p a c to fk sv a l u e so fd y e dv e n e e ri sa sf o l l o w s ：a ( d y e c o n c e n t r a t i o n ) b ( d y e i n gt e m p e r a t u r e ) e ( s f cc o n c e n t r a t i o n ) f ( n a c lc o n c e n t r a t i o n ) d ( h a cc o n c e n t r a t i o n ) c ( d y e i n gt i m e ) ( 4 ) t h el i g h t f a s t n e s so fd y e dp o p l a rv e n e e rf i r f i s h e d b yd i f f e r e n tu v a b s o r b e r s i s i m p r o v e m e n t ，t h ei m p a c ti sa sf o l l o w s ：h t u v l5 0 h t u v l0 0 u v 3 6 0 u v 3 2 6 ，a n dt h eb e s t c o n c e n t r a t i o no fh t u v - 15 0i s1o ；t h el i g h t f a s t n e s so fd y e dv e n e e rf i n i s h e db yc h i t o s a ni s a l s oi m p r o v e m e n t , a n di t sb e s tc o n c e n t r a t i o ni s1 ( 5 ) i n f r a r e ds p e c t r o s c o p ya n dt ga n a l y s i ss h o w e dt h a tp o p l a rc a l lb ed y e dw i t ha c i dd y e s o n l yb e c a u s eo fi n t e r m o l e c u l a rf o r c e sb e t w e e nw o o da n da c i dd y e s ，a n dr e a c t i v ed y e sa n d c e l l u l o s ea l ec o m p o s e dc o v a l e n tb o n d k e y w o r d s ：p o p l a r ；d y e i n g ；l i g h t f a s m e s s ；d y e i n gm e c h a n i s m i v 浙江理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t ： 第一章前言1 1 课题的背景和意义1 2 木材染色研究现状i 2 2 1 国外木材染色研究现状2 2 2 国内木材染色研究现状3 3 染色木材的光变色及防止6 3 1 染色木材的光变色6 3 1 1 染料的光变色6 3 1 2 染色木材光变色研究现状8 3 2 染色木材光变色的防止9 3 2 1 染料的选择9 3 2 2 紫外线和氧的遮盖1 0 3 2 3 改变参与变色的物质结构1 0 3 2 4 破坏参与变色的物质结构1 0 3 2 5 使用单态氧消光剂、防氧化还原剂1 0 3 2 6 光变色物质的去除一1 1 3 3 木材颜色的定量表征和耐光性评价。1 1 3 3 1 木材颜色的定量表征1 1 3 3 2 耐光性评价1 2 4 本课题主要研究内容与目标1 2 4 1 研究内容：1 2 4 2 研究目标1 3 第二章杨木染色及其日晒牢度影响因素研究1 4 1 弓 言1 4 2 实验部分1 4 2 1 实验材料与仪器1 4 2 1 1 材料与药品1 4 2 1 2 仪器15 2 2 实验方法1 5 2 2 1 预处理15 2 2 2 抽提物含量1 6 2 2 3 染色1 7 2 2 4 上染率测试18 2 2 5 耐光性测定1 8 i 浙江理工大学硕士学位论文 2 2 6s e m 分析。l8 2 2 7 壳聚糖溶液的配制。1 9 2 2 8 耐光色牢度评定1 9 3 结果与讨论1 9 3 1 预处理对杨木染色及其日晒牢度的影响。1 9 3 1 1 抽提物含量的测定。1 9 3 1 2 预处理对上染率的影响2 0 3 1 3 预处理对单板颜色的影响2 1 3 1 4 预处理对耐光性的影响2 2 3 2 杨木染色用染料选择及其对日晒牢度的影响2 3 3 2 1 染料种类的选择及其对杨木染色渗透性的影响。2 3 3 2 2 染料的选择及其对杨木染色日晒牢度的影响2 6 3 3 染色工艺对杨木染色日晒牢度和k s 的影响一2 8 3 4 后整理对杨木染色日晒牢度的影响3 0 3 4 1 紫外线吸收剂对杨木染色日晒牢度的影响3 0 3 4 2 壳聚糖对杨木染色日晒牢度的影响。3 2 3 5 耐光色牢度评定3 3 4 卅、l 砉3 3 第三章杨木染色机理初探3 5 1 弓i 言3 5 2 实验部分。3 5 2 1 实验材料与仪器一3 5 2 1 1 材料与药品3 5 2 1 2 仪器3 6 2 2 实验方法3 6 2 2 1 染料的提纯。3 6 2 2 2 杨木主要组分的分离提纯。3 6 2 2 3 杨木主要组分的染色3 7 2 2 4 染料杨木结合状态初步验证3 7 2 2 5 红外分析一3 8 2 2 6t g 分析。3 8 3 结果与讨论3 8 3 1 杨木酸性染料染色机理初探。3 8 3 1 1 酸性染料一杨木结合状态初步验证3 8 3 1 2 酸性染料与木质素染色前后f t i r 分析3 8 3 1 3 杨木酸性染料染色前后t g 分析4 0 3 2 杨木活性染料染色机理初探。4 0 3 2 1 活性染料杨杨木结合状态初步验证4 0 3 2 2 活性染料染色前后杨木主要组分红外光谱分析4 1 3 2 3 杨木活性染料染色前后t g 分析。4 5 i i i 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 1 课题的背景和意义 木材是最早为人类使用的、至今也是最重要的建筑装饰材料之一；木材更是众多材料 中惟一可以再生的材料。随着人们对矿产资源逐渐枯竭问题达成共识，木材越来越受到重 视。同时，木材本身又是一种生态环境材料，加工能耗少、环境污染小、可自然降解和可 回收利用等环境协调性，符合人类社会愈来愈重视的对材料的环境协调性和可持续发展性 的要求与发展趋势。因此，人类对木材的需求和依赖会越来越大【1 1 。 我国属于严重缺林少林的国家，森林覆盖率低，木材资源相对缺乏，特别是珍贵木材。 据2 0 0 5 年完成的第六次全国森林资源清查结果，我国现有森林面积1 7 5 亿公顷，森林 覆盖率1 8 2 1 ，森林蓄积1 2 4 5 6 亿立方米。而森林覆盖率仅相当于世界平均水平的 6 1 5 2 ，居世界的第1 3 0 位，人均森林面积只有o 1 3 2 公顷，不到世界人均水平的四分 之一，居世界的1 3 4 位，人均森林蓄积不到世界平均水平的六分之一，居世界的1 2 2 位口捌。 但木材消费总量却很大，每年约为2 亿立方米，已经成为世界上木材消费量最大的国家之 一，而目前商品材供求缺口达每年4 0 0 0 万立方米。特别是随着“国家天然林保护工程 的实施，我国木材的供需出现了很大矛盾。一方面是社会对木材需求的不断增加和对木质 材料性能提出了更高要求，另一方面是大径级优质木材严重匮乏，速生材等相对丰富。杨 树是我国的主要人工林树种之一，在我国分布范围比较广，遍布东北、西北、华北以及西 南等地，自2 0 世纪6 0 年代以来，选育出许多速生丰产的优良品种，营林面积达7 0 0 多万 公顷，超过了世界其它国家杨树人工林面积的总和【2 】。 为了有效利用丰富的杨木资源，利用仿真技术原理，加工制造仿珍贵树材的装饰材料 是高附加值利用杨木的重要途径，而杨木染色是实现模拟珍贵树材的一项关键技术。通过 染色可以使低质材杨木获得人们期望的美丽颜色和花纹，掩盖木材固有的缺陷，修饰 杨木的表面性状，提高杨木的自身使用价值，美化人类生活。然而染色装饰材料，会受到 环境因素的影响而发生劣化，特别是光的劣化或降解，影响了木制装饰材料的外观质量和 耐久性。因此，对杨木染色及其耐光性的研究非常重要。 总之，本课题的研究可以在一定程度上解决低质速生材的利用和珍贵树种木材短缺问 题，保护我国天然林资源，促进人工林的持续发展，为加速各种耐光稳定剂和高耐光性染 色技术与染料的开发，推动木材装饰材料；b n - r 的技术进步等具有重要意义。 浙江理工大学硕士学位论文 2 木材染色研究现状 2 1 国外木材染色研究现状 有机染料在木材加工领域的使用源于1 9 1 3 年苯胺紫的立木染色。 1 9 3 6 年日本西田博太郎报道了直接染料、酸性染料、碱性染料对不同树材的染色， 发现树种不同，染色难易程度也不相同。 1 9 5 1 年美国染料公司用自己生产的染料进行木材染色，并称为不褪色的染料，引起了 各国科技工作者的重视。捷克、波兰和法国等也相继发表了木材染色方面的文章，前苏联 于2 0 世纪5 0 年代后期开始木材染色的试验研究，并出版了专著。 1 9 6 4 年大川勇等【4 】尝试了差温染色，通过木材内部的负压和高频加热使染料顺利地渗 透到了木材内部，所用着色剂为直接染料、酸性染料、碱性染料和化学药品。 1 9 6 6 年布村昭夫掣5 】研究了染料在木材中的渗透，发现渗透主要发生在木材的纵向， 在横向几乎不发生。尽管木材纹孔的直径以微米计量，而染料分子为0 1 r i m 范畴，但木 材中染料的渗透很复杂，染色时间、温度、染液浓度等都对其有影响。 1 9 6 8 横田德郎【6 】对化学药剂在木材中的扩散机理进行了研究。 1 9 6 9 年相泽正介绍了适宜木材用染料和颜料的种类。 自7 0 年代起基太村洋子对木材的染色工艺和机理进行了较为系统和深入的研究：( 1 ) 对木材化学组成成分【7 】和组织构造【8 】的染色性进行了研究。用酸性染料、碱性染料和直接 染料处理不同木粉，探索了纤维素、半纤维素和木素对不同染料的染色性，还用显微镜观 测了染色木材的木纤维、导管等组织的染色性。( 2 ) 各种染料对木材染色性的研究。用纸色 谱法对日本自产和进口染料进行了分析，研究了不同染料商品的组成情况，对不同染料染 色性研究发现，酸性染料具较好的渗透性嘲：对酸性染料在木材中的渗透性进行了观测【1 0 1 ， 发现树种间染色差异很大，染料在木材中的渗透性受木材显微构造、染料分子大小和结构、 染料和木材间相互作用情况的影响【1 l 】。( 3 ) 染料的渗透和扩散机理的研究 1 2 , 1 3 。发现染料吸 附性强，则渗透性差，染料渗透过程分为染料向纤维表面的扩散、表面对染料的吸附和纤 维表面吸附的染料分子向木材内部的扩散和渗透三个阶段。当木材经一段时间的浸渍处 理，不易扩散的染料也能很好的渗透到木材内部。乙醇等试剂有助于染料的渗透。( 4 ) 木材 单板染色工艺的研究【1 4 1 ，并探索立木染色，染色单板层级材和仿贵重木材的生产技术【1 5 i 。 8 0 年代始，峰村伸哉【1 6 1 、井泽利运治【1 刀等研究了化学药剂的木材着色性能。 1 9 8 1 年矢田茂树等【ls 】研究了常压下水及染料水溶液在阔叶材里的毛细管上升和减压 注入情况，并测定渗透量，研究了染液在木材中的渗透性。1 9 8 9 年【1 9 】研究了液体在木材纵 2 浙江理工大学硕士学位论文 向毛细管上升高度与液体表面张力的关系。 1 9 8 3 年饭岛帮夫【2 0 】提出采用先预处理，再染色的方法，可以使材料内部染色。 1 9 8 5 年中山弘明【2 1 】提出用含阴离子的染液使其渗透到单板中，再用含有阳离子活性剂 的缓染剂涂敷在单板表面。 1 9 9 0 年饭田生穗等瞄1 对阔叶材和针叶材进行染色试验，使用了直接染料、酸性染料、 碱性染料和活性染料。1 9 9 1 年饭田生穗 2 3 , 2 4 利用树液流动注入法对立木进行染色，引起了 木材学界的兴趣和关注。 1 9 9 1 年松浦力【2 5 】介绍了染色木材的性能评价方法，对染色力及影响因子进行了研究。 1 9 9 2 年添野丰幽开展了木材表面均一染色、花纹染色、突出木射线染色和多色染色等 技术体系的研究，并研制出了浸泡技术和装置，介绍了木材浸渍染色用染料的种类和条件。 武井生【2 刀用木材对光吸收和散射系数之比( k s ) 作为主要参数建立染料吸收速度方程，用 测色仪进行了验证。 1 9 9 3 年平林靖彦【凋采用添加活性剂、等离子体处理等染色前处理改善界面润湿性，提 高酸性染料和直接染料的染色均匀性和发色性。 1 9 9 5 年s m g h , a p 2 9 】研究了染液的渗透性。 1 9 9 6 年s e l l i ，s e r l i o 等【3 0 】采用还原染料对木材染色，得到了耐光性较好的薄木。 1 9 9 8 年酒井温子等【3 1 】利用渗透性不同的两种或多种染料组合到一起对木材进行多色 染色研究。一 其它一些木材或单板的染色工艺与方法有专利报导【3 2 删。 2 2 国内木材染色研究现状 2 0 世纪8 0 年代末，我国学者开始对木材染色进行探索【9 5 1 。 1 9 8 8 年，孟宪树等介绍了木材染色的情况。 1 9 8 9 年，陈云英等【9 6 】对加拿大杨、椴木和柳桉单板染色工艺进行了系列研究。 1 9 9 0 年，张翔等p 7 】给出了木材颜色的定量表征，路秀芝等【9 跚研究了影响木材内部染 色的因子，鲍甫成等例研究了木材流体的渗透性。 1 9 9 2 年，冷兆统【1 0 0 1 研究了稀土对木材染色的影响。 1 9 9 3 年，赵广杰等【1 0 1 1 研究了染料在木材中的渗透性，结果表明，在渗透最初阶段， 渗入流量的积分值和溢出流量的积分值两者趋于一致，这对应着染料水溶液在木材中的染 着饱和状态；在各个减压渗透阶段中渗入流量随时间的延长而减少。 1 9 9 4 年，刘元【1 0 2 详细介绍了木材漂白和染色的情况。李桂玲、李坚【10 3 】介绍了木材着 浙江理工大学硕士学位论文 色剂的种类、着色方法与机理。 1 9 9 5 年，刘一星等【1 0 4 】对我国1 1 0 个树种木材的材色、光泽度的数字表征量进行了统 计分析。刘元【1 嗍介绍了木材用主要着色剂及其特性。 1 9 9 7 年，左晓秋等【1 0 6 】研究了酸性染料对杨木、桦木单板的浸染性及染色后木材的耐 光性。徐剑莹等【1 0 刀研究了木材纹理仿真。黄宗骥等【1 0 8 1 研究了以速生杨木单板为基材，生 产仿花梨木单板。段新芳【1 叫研究了壳聚糖前处理对木材表面染色效果的影响。 1 9 9 8 年，胡淑宜等【1 l o 】通过不同染料对福建常见的5 种木材木粉、抽提木粉、纤维素、 木素木粉的染色，研究了木材主要化学成分的染色及其对木材纹理的影响。林金国等【1 1 1 1 又用酸性橙、直接蓝、碱性绿对福建5 种重要木竹材细胞染色性能进行了研究。邓邵平等 1 1 2 1 研究了装饰单板的染色工艺。 1 9 9 9 年，于志明研究了【1 1 3 】酸性染料在木材中的渗透情况，结果表明：木材密度与渗 透性无明显的相关性；染料在木材中的渗透途径是纹孔系统和细胞壁毛细管系统，渗透性 除与毛细管大小及其连接方式和毛细管的畅通与否有关外，还与毛细管系统在木材中的分 布状态有密切关系。采用真空处理和浸提处理，可以大幅度提高染料的渗透性和染色质量。 段新芳等【1 1 4 】研究了壳聚糖处理木材表面的材色变化及对表面加工的影响。邓邵平等1 1 5 】研 究了5 种普通木地板染色处理工艺对染透深度的影响。陈玉和等【1 1 6 】介绍了木材水溶性染料 染色液的组成和染色工艺，详细阐述了木材深度染色和表层着色的工艺参数，讨论了对木 材染色效果影响大的主要因素，并就我国木材染色工业的发展提出了一些建议。 2 0 0 0 年，段新芳等 1 1 7 采用酸性染料桔黄i i 加热浸染，研究了毛白杨木材主要组分与酸 性染料的相互作用。陈桂华等【l l s 】对美洲黑杨单板的染色工艺进行了初步研究，探讨了染色 工艺对染透率和表面效果的影响，以及助剂对染色单板耐水性、耐光性的影响，提出了较 佳的杨木单板染色工艺。陈玉和l l l 9 】研究了染液组成和染色工艺对单板染色色差的影响。 2 0 0 1 年，陈玉和【1 2 0 l 等系统研究了泡桐木材的染色，内容包括染料对木材的润湿和渗 透性能，泡桐木材的上染性能，染色因素对泡桐单板上染的影响，重点探讨了表面活性剂 在木材染色时的作用机理。段新芳、鲍甫成 1 2 1 对毛白杨木材染色效果与解剖因子间关系进 行了多元回归分析。于志明等1 翻以纺织工业用酸性染料对毛白杨和泡桐等阔叶树材单板进 行染色，发现可以将几种染料混合配制复合染料，木材染色前的处理方法影响其染色效果， 染色单板的变形程度亦有较大差异；染色工艺对染色效果有较大的影响，不同树种的单板 宜采用不同的工艺。顾丽莉等【1 2 3 】研究了酸性染料木材染色工艺对染色效果的影响。 2 0 0 2 年，庄启程【1 2 4 采用还原染料对木材染色，而且染色木材耐光性较好。李宁等【1 2 5 】 4 浙江理工大学硕士学位论文 以尾巨桉为试材，以酸性染料为染色剂，研究了木材染色处理工艺参数对颜色坚牢度的影 响。于志明等1 1 2 6 1 研究了木材染色过程中染液渗透的机理，结果表明，密度与渗透性无直接 关系；木材经过抽提处理后，渗透性有所改善，改善的幅度因树种而异；真空度、抽真空 时间和染色时间是影响染料渗透深度的主要因子，其它因子对染料渗透深度影响不大；不 同树种的木材染色时，应采取不同的预处理方法和不同的染色条件。徐腾【1 2 7 1 介绍了杨木仿 檀香木染色工艺。 2 0 0 3 年，段新芳等【1 2 8 】用壳聚糖对木粉进行预处理后用酸性染料染色，结果发现，壳聚 糖处理能显著提高酸性染料对毛白杨纤维素、半纤维素和木素的上染率。闵锁田等【1 2 9 】发明 了一种熏蒸染色方法：将木材放入金属离子硫酸盐染色液中蒸煮3 - - 4 h ，水洗后，再用熏 蒸液着色l 2 h ，之后将木材放入固色液中浸泡1 0 - - 2 0 m i n ，最后水洗，烘干；用此方法处 理后的木材染色层深，且不易变色、失色，光稳定性好。龙传文等1 3 0 1 、张建辉【1 3 1 1 、研究 了染色工艺对单板染色效果的影响。陈玉和【1 3 2 】介绍了仿黑胡桃薄木染色与贴面技术。 2 0 0 5 年，李红等【l m 3 4 探索了染料在染色木材中的存在形式以及染料分子与木材分子 的结合形态，选用毛白杨做试材，用两种酸性染料通过真空浸注方式进行染色，并用f t i r 对木材染色前后进行红外光谱分析。李勤【1 3 5 】根据国内木材染色企业的实际需求，结合色度 学和颜色测量的最新技术，开发出木材染色染料补加量计算软件，专门用于浸渍处理木材 单板的染色，使染料残液可以循环使用，有效减少染料、能源的消耗和染料残液的排放量。 徐腾【1 3 6 】介绍了杨木单板冷漂工艺。 2 0 0 6 年，廖齐等i l 了7 j 人选用三只活性染料对速生杨木进行染色，研究了其上染率的最 佳染色条件。王金林等【1 3 8 】发明了一种木材薄板挤压染色方法，实现了木材薄板的整体染色。 李青青等1 3 明研究了预处理对木材单板染色性能的影响。周字等 1 4 0 , 1 4 1 1 研究了抽提处理对杨 木单板染色性能的影响以及杨木单板染色工艺与染料染着量的关系。郑红等【1 4 2 】研究了杨木 前处理对活性染料渗透性的影响。张明龙【1 4 3 】选择酸性、碱性和中性染料对意大利杨和楸木 进行了系统的染色实验，探索了与木材渗透性匹配的染料群和最优化染色渗透工艺参数， 运用傅里叶红外光谱仪对木材和染料进行红外光谱分析，从分子基团角度探索了染料与木 材之间的配伍性。李春生等1 4 4 , 1 4 5 研究了杨木单板单色和品混染料染色的上染率及其影响 因素，介绍了木材染色用计算机配色技术。 2 0 0 7 年，李兰生 1 4 6 发明一种重组装饰材木质单板悬挂式煮染方法，该染色方法染色效 果好，耗能低，能大幅度降低重组装饰材的制造成本，而且生产过程中减少了废水、废气 的排放。孟黎鹏 1 4 7 通过对杨木和桦木单板的漂白、染色和固色研究，筛选出了最佳工艺， s 浙江理工大学硕士学位论文 为应用于生产奠定了基础。武林【1 4 8 】研究建立了7 种酸性单一染料和1 种酸性混合染料的基础 数据库，通过该数据库对毛白杨单板模拟黑枫木单板颜色的试验研究，探索出计算机配色 技术应用于木材染色过程中产生色差的原因，同时进行了连缸补投的研究，为解决木材染 色过程中污水排放问题提出了一定的理论依据。韦双颖掣1 4 9 】研究了桦木单板芯表层染色工 艺参数的遴选。李志洲1 5 0 】研究了核桃木薄板染色的工艺。谢孔良等【1 5 1 】对腐蚀色变的天然 薄木双氧水氧化交联复原工艺和阳离子染料染色工艺进行了研究。 2 0 0 8 年，魏象【1 5 刁研究了增压与与减压工艺的木材染色方法。陈利虹【1 5 3 】首次在国内用 立木染色法对毛白杨小径材进行染色，探索了染色工艺，测定了试验期间试材的蒸腾量， 分析了各因素对蒸腾量的影响，研究了蒸腾量与染液上升高度、上染率和色差的关系，分 析了两种染料在木材中的渗透规律。常佳【1 5 4 1 研究了微波处理条件与木材染色性能的关系。 3 染色木材的光变色及防止 3 1 染色木材的光变色 3 1 1 染料的光变色 就染料本身而言，光褪色反应的途径及机理也根据分子结构的不同而异。依据褪色的 方式，可以分为结构互变和降解两种变化。前者染料分子受光照射，发生互变异构，导致 最大吸收波长改变而褪色1 5 5 , 1 5 0 1 。例如邻位或对位有羟基的偶氮染料，会产生质子转移而 产生偶氮一醌腙异构变化，醌腙体比偶氮体具有更长的吸收波长，从而引起的染料颜色的 改变。然而，更多的褪色是由于染料分子本身在光照下发生化学反应，转变为降解产物。 r 9 企nr 9 p h - - 偶氮体醌脎体 染料的光降解有氧化、还原或两种方式共存三种方式，氧化过程一般发生在非蛋白质 纤维上，在降解过程中有染料、水、氧共同作用，纤维通常没有直接作用( 纤维自身的降解 不考虑) ；而在蛋白质纤维上，容易发生还原过程，蛋白质纤维的某些组份( 如组氨酸成分) 作为还原剂参与反应，但是也有少量染料在非蛋白纤维上以还原过程褪色；少数染料由于 光反应活性很高，氧化和还原过程同时进行，存在着竞争【1 5 5 1 5 9 1 。 a ) 光氧化 一般认为光氧化过程经历了以下几个过程： 6 浙江理工大学硕士学位论文 2 ) s + + 0 2 一s 1 - 1 0 ； 3 ) 1 0 ；+ d y e 一褪色 1 ) 敏化剂受光激发成三重态；2 ) 处于三重态的敏化剂将能量传递给氧，生成单重态氧； 3 ) 单重态氧和染料进行氧化反应。敏化剂可以是其他化合物，也可以是染料本身。 ”光还原 其机理为：