木材抗紫外老化性能研究进展
摘 要
速生林木材开发利用对于缓解我国木材供需矛盾具有重要意义。但木制品在使用过程中，表面容易受外界环境侵害，尤其是紫外光降解，造成表面颜色降等、物理力学性能下降。针对此问题，改善木材表面抗紫外老化性能得到了广泛研究。本文综合分析了紫外线对木材表面质量和性能的影响，概述了木材紫外光老化机理，并对提高木材耐紫外老化性能的处理方法进行了综述，提出了木材耐紫外老化改性存在的问题及发展趋势。
关键词：木材；紫外老化；耐紫外降解性能
Research Progress on the UV resistance of wood
The development and utilization of fast-growing forest timber is of great significance to alleviate the contradiction between supply and demand of timber in China. However, it is easy to be damaged by outdoor conditions during the service life of wood products. This paper analyzes the influence of UV on wood properties, summarizes the mechanism of UV aging of wood, introduces the research progress of UV resistant agent and treatment, and puts forward the existing problems and development trend of UV resistant modification of wood.
Keywords: Wood; UV resistance; aging
木材作为可再生、低能耗、低污染的天然材料，始终是工业和生活中必不可少的原材料之一，而我国一直是木材及其制品的生产和消费大国。近10年来，我国木材消费总量从2007年的3.8亿立方米增长到2017年的6亿立方米，年均增长4.67%。2017年我国木材消费总量中建筑业用材1.86亿立方米，约占全国木材消费量的31%；造纸用材1.74亿立方米，占总消费量的29%；出口用材1.14亿立方米，占总消费量的19%；国内家具用材7200万立方米，占总消费量的12%。因此，提高木材资源供给量和质量是当前发展需求。
然而，木制品在使用过程中很容易受到外界环境侵害，尤其在室外使用过程中，由于光照、雨水、风沙等环境因素的长期侵蚀，表面热改性材会发生老化现象，宏观上表现为光泽度降低、颜色退化和表面开裂，影响其美观和使用寿命[1-2]。为此，对木材进行改性处理可有效改善木制品的抗老化性能。木材抗紫外老化处理是在保留木材原有优点的基础上，通过一系列方法，克服木材表面衰老等缺陷。木材光老化现象研究较早，木材光老化机理已经获得比较深入的了解，但是如何提高木材耐光老化性能的研究仍然有很大的空间。本文主要就紫外老化机理、耐紫外老化方法、改性剂等方面的研究进展进行介绍，同时提出木材耐紫外老化改性存在的问题及发展趋势。
紫外老化机理
日光光谱分布及对木材的老化作用根据波长的不同，太阳光可以分为紫外区、可见光和红外区3个光区。紫外光波长范围是295~400nm，占太阳光中的比例为61.8%[3]。紫外光照和水分是导致木材表面老化的最主要原因。紫外光的照射会使木材组分发生降解反应导致木材变色［4-6］ ，水分的润胀作用会使木材的孔隙增大，打开物质反应通道，冲刷作用会带走木材表面沉积的降解产物，使表面颜色发生改变［7-9］。暴露于大气中的木材，受到周围环境如光照、氧、温度和化学介质等的影响，可引起木材表面、物理力学等性能发生不可逆的改变，而逐渐失去原有的优良性能。在这些因素中，太阳辐射的光能是室外环境中对木材最有害的因素，在某种程度上，决定了木材产品的使用年限。木材光老化是一个化学反应过程，包括了木材内部自由基的形成、化学键的断裂及重新组合[10]。
木材耐紫外老化研究进展
许佳琪等通过实验提出采用二氧化钛(TiO 2 )和聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合处理作为表面热改性的预处理手段，TiO2 /PDMS 复合改性处理有效提升了表面热改性材在老化过程中的颜色稳定性疏水性能和耐磨性能，这是 TiO2 的紫外屏蔽效应和 PDMS 的防水效应共同作用的结果。木表面形成的纳米 TiO2 能够散射、反射和吸收紫外光，防止木材内部组分因吸收紫外光发生剧烈降解，PDMS 可减少 TiO2 颗粒因水分和摩擦影响而产生的流失。[11]
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