光辐射染色木材的化学反应历程与变色机制

染色木材作为室内装饰装修和家具生产用材时，会受到室内环境因素的影响而发生劣化。特别是光的劣化或降解，影响染色木材的使用寿命，降低染色木材室内的装饰效果，妨碍染色木材的广泛使用。由此可见，耐光性能是评价染色木材的一项重要指标。为了改善染色木材的耐光性能，必须深入探究染色木材的光变色机理。为此，本项目以调色（漂白与染色）木材及其木质素的模拟化合物为对象，利用先进的测试分析仪器系统地研究不同辐射光波下染色木材的光变色规律与染色木材的光化学反应历程，特别是光辐射过程中染色木材的化学组分与结构的变化，进而探讨染色木材的光变色机制，为染色木材的使用提供理论依据。对研发各种光稳定剂、高耐光性染色工艺技术具有重要的理论意义；对开展染色木材光变色防止技术的研究具有现实指导意义和学术价值。

木材染色是实现人工林木材高值化利用的一项新兴技术，耐光色牢度是评价染色木材品质的一项重要指标。然而，染色木材易受到环境因子的作用而发生劣化，特别是光变色和光降解，严重影响其产品质量。为改善染色木材的耐光性能，需深入探究染色木材的光致变褪色历程，揭示染色木材的光劣化机制。. 项目以杨木和桦木染色单板及其化学组分为研究对象，围绕光变色与光降解两大核心问题，研究了自然光与氙光辐射下染色木材的光变色过程及色度学特征，分析了影响染色木材光变色的主要因素，探讨了染色木材对不同波长紫外光的选择性吸收原理，初步说明了染料吸收、降解与光致变色效应，建立了不同光源环境下染色木材光变色度之间的对应方程，首次运用光谱反射曲线实现了对染色木材耐光性的快速评估，阐明了染色木材化学组分官能团结构及微观构造的光劣化机制。. 研究结果表明：染色木材的光致变褪色不同于木材与染料的独立体系，是一个复杂的光化学反应过程，其变色既有辐射光的吸收、催化问题，又有木材、染料等有机高分子材料的氧化降解问题。染色木材的光变色大致可分为两个阶段，前期快速变色主要是由于染料及木材抽提物不饱和基团的劣化，后期主要是染料与木材基质的共同作用。影响染色木材光变色的主要因素有：染料的种类与结构、染色基质的构造和化学组分、染料和染色基质结合性质、辐射光的波长和辐射环境等。引发染色木材光劣化的主要原因是染色材吸收光能使染料及木材组分中的羰基（C=O）和碳碳双键（C=C）等不饱和基团激发，发生光氧化和光降解反应导致染色材发色体系结构发生不可逆改变或破坏，其中木素的光降解及自由基反应是引发染色木材变褪色的主要因素，利用光谱反射曲线快速评估染色单板的耐光性是可行的。. 依托本项目培养本科生2名、硕士2名、博士1名，出版专著1部，申报专利2件，发表论文13篇，其中EI4篇，中文核心5篇，项目组成员先后赴瑞典、日本、香港等地参加高水平学术会议10次，做报告6人次。研究成果为高耐光染色木材的开发及实现木材资源的高效利用提供了理论基础和技术支撑。