超临界二氧化碳流体预处理对木材单板染色性能的影响

摘要

以北美糖槭(Acer saccharum Marsh)刨切单板(长100 mm、宽30 mm、厚1 mm)为试材、超临界二氧化碳流体为萃取溶剂,采用3因素4水平的正交试验方案(L16(43)),试验分析萃取压力(20、30、40、50 MPa)、萃取温度(45、55、65、75℃)、萃取时间(30、45、60、75 min)对单板表面润湿性和染色性能的影响。测定试件表面接触角、色度学指数(L^(*)、a^(*)、b^(*))、染色前后的染液吸光度,计算单板表面色差(ΔE^(*))、上染率,分析不同处理条件时单板表面润湿性和染色性能的变化,遴选染色性能最佳的超临界二氧化碳流体预处理工艺参数;应用扫描电子显微镜、压汞仪、傅里叶红外光谱仪,测定分析处理前后单板微观形貌结构、大毛细管系统孔隙结构和化学基团的变化。结果表明:超临界二氧化碳流体处理后,北美糖槭单板表面润湿性与染色性能均有不同程度提高;上染率最优的处理工艺参数为压力50 MPa、温度45℃、时间75 min;表面色差最佳的处理工艺参数为压力40 MPa、温度45℃、时间60 min;与未处理单板相比,处理后单板木射线周围抽提物减少,且木纤维有一定程度降解,呈现大面积短链化结构;处理后单板比表面积和孔隙率增加,且平均孔径大于未处理单板;处理后单板的亲水性基团(羟基和羰基)增加;同未处理单板相比,超临界二氧化碳流体处理后单板表面润湿性提高45.23%、上染率提高75.41%、表面色差增加7.10%。