柚木經(jīng)過(guò)光照由淺褐色向金黃色發(fā)生轉(zhuǎn)變,大幅度提高了柚木的商品價(jià)值。本文旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究柚木的變色原因及光誘導(dǎo)變色機(jī)理,為建立木材材色調(diào)控技術(shù)方案提供實(shí)驗(yàn)和理論支撐。通過(guò)柚木光變色與木質(zhì)素、抽提物成分結(jié)構(gòu)變化規(guī)律以及色度學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系研究,結(jié)合柚木中典型發(fā)色成分的光誘導(dǎo)反應(yīng),探討柚木發(fā)色成分的組成和反應(yīng)機(jī)制;通過(guò)探針試劑對(duì)柚木單板進(jìn)行人工誘導(dǎo)變色,初步確定柚木光變色的反應(yīng)類(lèi)型與色度學(xué)之間的關(guān)系,為人工誘導(dǎo)木材定向變色固色的理論和工藝技術(shù)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:(1)通過(guò)使用氙燈模擬光照柚木單板80 h,感觀分析和色差計(jì)測(cè)定光照前后顏色變化表明,柚木單板表面總體變紅變黃,褐色斑點(diǎn)減少,表面色品指數(shù)△L*、Aa*和Ab*都增加。且在光照40 h后人們喜歡的黃色不再增加。(2)通過(guò)SEM觀察柚木單板表面形態(tài),結(jié)果表明隨著氙燈光照時(shí)間的延長(zhǎng),柚木表面及細(xì)胞壁紋孔都出現(xiàn)粉蝕劣化現(xiàn)象。通過(guò)XRD分析柚木單板表面結(jié)晶度變化,結(jié)果表明光處理80 h的柚木單板表面結(jié)晶度比未處理的試樣降低了0.81%,說(shuō)明柚木粉蝕劣化和材色與木材結(jié)晶度可能具有某種關(guān)聯(lián)。(3)通過(guò)FT-IR分析柚木單板表面官能團(tuán)變化,結(jié)果表明柚木顏色的變化與木質(zhì)素有很大關(guān)系,木質(zhì)素在光輻射40 h內(nèi)發(fā)生了快速的光降解反應(yīng)并生成羰基衍生物,這改變了柚木的光吸收波長(zhǎng)使得柚木顏色變紅變黃。說(shuō)明木質(zhì)素的降解是柚木光變色的原因之一。(4)溶劑抽提柚木粉實(shí)驗(yàn)表明,2:1(V/V)的苯-乙醇溶劑是研究柚木光變色的最佳抽提溶劑。通過(guò)GC-MS、FT-IR、UV分析苯-乙醇抽提物表明,抽提物中單寧類(lèi)、黃酮類(lèi)、萜類(lèi)等物質(zhì)的光氧化等反應(yīng)和蒽醌類(lèi)等某些具有升華性或揮發(fā)性的有機(jī)化合物的揮發(fā)都能導(dǎo)致柚木材色的變化。溶劑抽提過(guò)程中水和乙醇對(duì)柚木中黃藍(lán)色品指數(shù)起主要作用的小分子木質(zhì)素具有較強(qiáng)的抽提能力,同時(shí)在光照過(guò)程中對(duì)柚木中木質(zhì)素的光誘導(dǎo)黃藍(lán)色品指數(shù)增大的降解反應(yīng)也具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。(5)通過(guò)UV、HPLC、GC-MS分析光照前后單體模型物結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,光照后沒(méi)食子酸、槲皮素和丁香酚單體在酸性、有氧的條件下容易發(fā)生光氧化、聚合、酯化等反應(yīng)從而形成新的共軛體系。2-甲基蒽醌光照后易揮發(fā)。除此之外,槲皮素和沒(méi)食子酸光照后都產(chǎn)生了其它一種和兩種極性較弱的物質(zhì)。而丁香酚可以異構(gòu)化為異丁香酚,異丁香酚苯環(huán)上的丙烯基再氧化成醛基,進(jìn)而生成香草醛。其次,在有水的條件下,異丁香酚中共軛雙鍵會(huì)斷開(kāi)形成一種醌類(lèi)中間體,側(cè)鏈促進(jìn)生成α,β-二羥基結(jié)構(gòu),進(jìn)一步可氧化衍生出含有C=O、β-COOH的產(chǎn)物。2-甲基蒽醌在光照、有氧的環(huán)境中不易發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化。但仍然有少量2-甲基蒽醌可能生成蒽或異構(gòu)為其它蒽醌。(6)通過(guò)在光照下使用不同類(lèi)型試劑涂刷柚木單板可以誘導(dǎo)其顯現(xiàn)出不同的顏色,說(shuō)明可以通過(guò)添加不同誘導(dǎo)劑的方式來(lái)將柚木轉(zhuǎn)化成人們想要的顏色。柚木在光照、有水的條件下的色品指數(shù)變化和采用HNO3處理的柚木單板表面色品指數(shù)的變化方向和變化程度最為相似,可以認(rèn)為柚木單板在光照下的變色反應(yīng)類(lèi)型是采用硝酸處理后的氧化反應(yīng)類(lèi)型。
【學(xué)位單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TS61
【部分圖文】：

２．?１．３實(shí)驗(yàn)方法與步驟??２．?１．３．?１自制氙燈光照箱的組裝??實(shí)驗(yàn)室自制的氙燈光照箱見(jiàn)圖２．１。管型長(zhǎng)弧氙燈的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表２．３。??ｐｐｍ??圖２．１氙燈光照試驗(yàn)箱??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｘｅｎｏｎ?ｗｅａｔｈｅｒ－ｏｍｅｔｅｒ??表２．３管型長(zhǎng)弧氙燈的主要技術(shù)參數(shù)??Ｔａｂｌｅ?２．３?Ｍａｉｎ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?Ｔｕｂｕｌａｒ?Ｘｅｎｏｎ?Ｌｏｎｇ?Ａｒｃ?Ｌａｍｐ??性能?數(shù)值?性能?數(shù)值??型號(hào)?ＧＸ１０００?管流?１５?Ａ??冷卻方式?風(fēng)冷?管長(zhǎng)?２１０?ｍｍ??額定電壓?２２０?Ｖ?管徑?１８?ｍｍ??工作電壓?５５?Ｖ?有效壽命?１０００?ｈ??圖２．２為太陽(yáng)自然光光譜與氙燈發(fā)光的連續(xù)光譜比較圖，由于氙燈的發(fā)射光??譜與太陽(yáng)光光譜最為接近，且能量密度髙，輸出穩(wěn)定，因此用氙弧燈可以最真實(shí)??的再現(xiàn)全光譜太陽(yáng)光。因此本文選取氙燈模擬太陽(yáng)光進(jìn)行人工模擬柚木的光輻射。??１３??

?柚木變色成分及光誘導(dǎo)變色機(jī)理研究??圖２．３是不同光照時(shí)間柚木的體式顯微鏡觀察圖。從圖２．３中可以看出，隨??著光照時(shí)間延長(zhǎng)，視覺(jué)上柚木單板亮度增大，表面逐漸變黃和變紅，總體由淺褐??色向金黃色轉(zhuǎn)變。光照前４０?ｈ時(shí)顏色變化最為明顯，柚木單板的亮度明顯提高，??顏色也偏紅棕色。隨著光照時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，柚木單板的亮度仍然增大，但是??色度沒(méi)有很明顯的變化，視覺(jué)上趨于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。柚木作為一種家具材料，??最受消費(fèi)者喜愛(ài)的是其特有的金黃色。該圖說(shuō)明光照４０ｈ后消費(fèi)者喜歡的顏色不??再迅速增加，在這樣光照條件下光照４０?ｈ是最為省時(shí)有效的使柚木變?yōu)榻瘘S色的??方法。??２．?２．?２光照對(duì)柚木色差的影響??評(píng)價(jià)柚木顏色的差異一般使用色差計(jì)測(cè)量其色品指數(shù)表示。柚木各色品指數(shù)??隨氙光輻射時(shí)間的變化如圖２．４所示。??７????６?＂?———＾★￣￣一＾??〇?０?＜?／?－＾－Ａａ?＼??－２?■?■????＿３?■?■?＿?■?＿?■?Ｉ?■?Ｉ?■?■?｜?■匿■??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??Ｔｉｍｅ?（ｈ）??圖２．４不同光照時(shí)間柚木的色品指數(shù)變化圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｅａｋ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｓｔａｇｅｓ??隨著氙光光照時(shí)間的延長(zhǎng)，木材表面發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，其色品指??數(shù)ＡＴ、Ａ＾、Ａｆ也隨之發(fā)生一定的變化。??對(duì)于明度指數(shù)（ＡＤ

４０?ｈ后柚木單板偏紅的幅度逐漸趨于穩(wěn)定。??對(duì)于黃藍(lán)指數(shù)（Ａｆ），正值越大表示試樣顏色偏向黃色程度越大，負(fù)值越大??表示試樣顏色偏向藍(lán)色程度越大。由圖２．４可以看出，表明隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，??木材的黃藍(lán)指數(shù)（Ａｆ）先迅速增大然后減小，柚木單板表面逐漸呈現(xiàn)亮黃色，光??照４０?ｈ后其黃色逐漸變淡。??對(duì)于色差值（Ａ＾），圖２可以看出其明顯增大，而且由圖中可以看出影響??的三個(gè)參數(shù)廣、Ｙ和ｆ中變化較幅度較大的是ｒ和其對(duì)色差值（Ｍ）貢獻(xiàn)??最大，總體上柚木單板在光照前４０?ｈ時(shí)其表面顏色逐漸變紅變黃，在光照４０?ｈ??后其亮度開(kāi)始變亮并主要影響著總色差，這與視覺(jué)上能觀察的顏色變化相符。說(shuō)??明在光照４０?ｈ后人們喜歡的黃色不再產(chǎn)生，光照４０?ｈ是最合適的處理柚木變色??的時(shí)間。??２．?２．?３光照對(duì)柚木組織結(jié)構(gòu)的影響??置于氙燈光照下的柚木木材的木質(zhì)素會(huì)發(fā)生一定程度的降解，木材內(nèi)部的纖??維結(jié)構(gòu)也將受到破壞。柚木單板表面及紋孔掃描電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖２．５，通過(guò)研??究光處理過(guò)程中柚木的微觀結(jié)構(gòu)變化
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853309