染料在木材中渗透差异性的研究

摘要

人工林速生材日益成为木材工业的主要原料，一些人工林速生材颜色暗淡、色差大、花纹不理想等，难以直接作为中高档装饰材料使用。开发高新技术、高质高效利用人工林速生材是当前木材工业迫在眉睫要解决的难题。 木材染色是实现低质木材模拟成珍贵木材的有效方法，是低质木材特别是速生阔叶材进行高新技术加工的一种手段，可以消除木材生长过程中产生的心边材、早晚材和涡旋纹之间的色差，使木材的纹理、花纹和材质感变得形象和真切，可以明显提高普通木材的档次和使用价值。木材染色加工是较为复杂的过程，涉及木材性质，染料选择和配制，染料在木材中的渗透以及染料在木材上的附着和结合等几个方面，要把“木材、染料、溶剂”作为一个系统进行研究。染料的渗透是前提，附着和结合为最终目的。染液在木材中的渗透好坏关系到染色的深度和均匀性，虽然对木材的渗透性做了很多的研究，但是对于染料在木材中渗透差异性的系统研究较少。 本研究选择酸性、碱性和中性三类染料各3种对意大利杨和楸木进行系统的染色渗透试验，探索与木材渗透性匹配的染料群和最优化染色渗透工艺参数；运用傅立叶红外光谱仪对木材和染料(分子、基团)进行红外光谱分析，从分子基团角度探索染料与木材之间的配伍性。旨在为我国现代木材加工处理技术提供理论依据，为攻克流体在木材中难以渗透问题提供科学新途径。 通过试验研究，得到以下结果： (1)意大利杨和楸木中大量存在以下主要官能团：羟基(处于缔合状态)、烃基、羰基、和缩醛基(醚基)。其中意大利杨的O—H、C—Cl、N=O、C—O、C=O、N—H等极性基团的相对含量大于楸木，使得意大利杨亲水性大于楸木，染液更容易浸润意大利杨表面，导致意大利杨的渗透性优于楸木； (2)染料单因素试验结果方差分析表明不同结构染料在意大利杨和楸木中渗透高度有显著的差异，其中酸性染料对意大利杨和楸木渗透性最大，其次是中性染料，最后是碱性染料；染料种类对其在木材中渗透性影响很大； (3)相似结构的三种酸性染料对意大利杨的渗透性大小顺序为：弱酸性橙CS＞酸性蓝黑10B＞弱酸性红玉N-5BL，对楸木的渗透性大小顺序为弱酸性橙CS＞弱酸性红玉N-5BL＞酸性蓝黑10B，染料对木材染色渗透表现出选择性； (4)正交试验结果表明：影响染料在意大利杨中渗透效果主次因素是染液温度、染液浓度和渗透时间，影响染料在楸木中渗透效果主次因素是染液温度、渗透时间和染液浓度。本试验条件下，压力对渗透深度影响不显著； (5)以频谱水为溶剂的染液在相同条件下对意大利杨和楸木的渗透性大于以蒸馏水为溶剂的染液，表明染液溶剂的物理化学性质对染液在木材中的渗透性影响很大。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

2.红外光谱分析

3染料与木材配伍性的研究

4木材优化染色工艺研究

结论与建议

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要学术成果