涂飾染色單板光變色的規(guī)律及抑制研究.pdf

1、本論文以I-214楊和樟子松為試材，酸性大紅GR和酸性藍(lán)為染料，制備了單板、染色單板；以水性的丙稀酸和雙組份聚氨酯清漆為涂料，采取直接涂飾和覆膜的方法制備了涂飾單板、涂飾染色單板。將上述材料的試件分別置于氙光衰減儀(X25F)內(nèi)，進(jìn)行了0～100h輻射試驗(yàn)。研究分析了單板光變色的規(guī)律和試驗(yàn)因子的影響，并對(duì)直涂和覆膜的涂飾方法進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)使用的涂料進(jìn)行了納米TiO2和UV吸收劑的改性，并對(duì)改性涂料涂飾的染色單板進(jìn)行了氙光輻

2、射試驗(yàn)，研究了改性涂料涂飾染色單板光變色的規(guī)律，探討了改性涂料對(duì)抑制涂飾染色單板光變色的作用。采用傅立葉紅外光譜儀對(duì)涂飾染色單板光變色的機(jī)理進(jìn)行了初步研究。主要研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)是： 1.系統(tǒng)地研究了單板、染色單板及其直涂單板的光變色規(guī)律，并利用SAS均衡試驗(yàn)的方法分析了影響染色單板和直涂染色單板光變色因子的顯著性。結(jié)果表明：?jiǎn)伟?、染色單板及其直涂單板受氙光輻射均易產(chǎn)生變色；單板、直涂單板的光變色規(guī)律基本相同；不同染料的染色單板、

3、直涂的不同染料染色單板的材色指數(shù)L*、總色差值△E*ab(光變色度)的變化規(guī)律基本相同，材色指數(shù)a*-b*的變化方向不同。染料品種是影響染色單板光變色的主要因素，經(jīng)氙光輻射100h后，酸性藍(lán)染色單板的光變色度(△E*ab為27.67)顯著大于酸性大紅GR染色單板的光變色度(△E*ab為12.21)。染料品種和涂料種類(lèi)是影響直涂染色單板光變色的主要因素，經(jīng)氙光輻射100h后，直涂的酸性藍(lán)染色單板的光變色度(△E*ab為26.52)顯著大于

4、直涂的酸性大紅GR染色單板的光變色度(△E*ab為12.97)；水性雙組份聚氨酯清漆直涂染色單板的光變色度(△E*ab為22.85)明顯大于水性丙烯酸清漆直涂染色單板的光變色度(△E*ab為16.64)。由此可見(jiàn)，這兩種清漆的直接涂飾對(duì)抑制染色單板的光變色作用不明顯。 2.利用水性的丙稀酸和雙組份聚氨酯清漆，采用直涂和覆游離膜的方法研究了直涂與覆膜單板、覆膜染色單板的光變色規(guī)律和差異，分析了兩種清漆游離涂膜對(duì)單板及染色單板光變色

5、的抑制效應(yīng)。結(jié)果表明：覆膜單板、覆膜染色單板的光變色度小于直涂的，而覆膜與直涂單板、直涂染色單板的光變色規(guī)律基本一致；兩種清漆游離膜下的單板和染色單板的光變色度均小于未覆膜的。因此，利用覆游離涂膜的方法研究涂飾單板和涂飾染色單板的光變色規(guī)律是可行的；清漆游離膜對(duì)膜下單板及染色單板的光變色有一定的抑制作用。 3.水性的丙烯酸和雙組份聚氨酯清漆涂膜本身受氙光輻射也會(huì)發(fā)生變色，后者的光變色度(△E*ab為5.26)大于前者的光變色度(

6、△E*ab為2.74)，主要表現(xiàn)在水性雙組份聚氨酯漆膜的色品指數(shù)b*值顯著增大，其色品指數(shù)差△b*值(5.10)是水性丙烯酸漆膜△b*值(2.09)的2倍多，表明水性雙組份聚氨酯漆膜易黃化。然而，黃化的水性雙組份聚氨酯漆膜具有濾光作用，從而使膜下單板受到一定的保護(hù)，其游離涂膜對(duì)抑制膜下的單板及染色單板的光變色優(yōu)于水性丙烯酸清漆游離涂膜。 4.利用納米TiO2對(duì)水性的丙烯酸和雙組份聚氨酯清漆環(huán)保涂料進(jìn)行了改性，制備了性能穩(wěn)定、分散

7、均勻、呈納米態(tài)的TiO2漿料及其涂料。研究了納米TiO2與UV吸收劑的改性涂料涂飾的染色單板光變色的規(guī)律，探討了抑制光變色的作用及機(jī)理。經(jīng)氙光輻射100h后，水性雙組份聚氨酯和水性丙烯酸清漆涂飾及未涂飾的染色楊木單板的總色差△E*ab值分別為22.98、18.83、20.34。納米TiO2和UV吸收劑改性的水性雙組份聚氨酯清漆涂飾的染色楊木單板的總色差△E*ab值分別為18.75、14.72；納米TiO2和UV吸收劑改性的水性丙烯酸清漆

8、涂飾的染色楊木單板的總色差△E*ab值分別為¨.75、9.90。覆UV吸收劑改性漆膜、納米TiO2改性漆膜、未改性漆膜以及未覆膜的染色楊木單板化學(xué)組分的非共軛羰基C=O伸縮振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度依次增強(qiáng)；芳香環(huán)骨架C-C振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度依次減弱。結(jié)果表明，利用納米TiO2與UV吸收劑改性的水性丙烯酸和水性雙組份聚氨酯清漆進(jìn)行涂飾對(duì)抑制染色單板的光變色具有顯著的效果。UV吸收劑改性漆膜對(duì)光輻射抑制性最好，納米TiO2改性漆膜次之，未改性

9、漆膜效果最差。 5.揭示了楊木木材的光變色機(jī)理，即氙光輻射100h后的楊木木材化學(xué)組分的非共軛羰基C=O振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度顯著增強(qiáng)；共軛羰基C=O伸縮振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度有所增強(qiáng)；芳香環(huán)骨架C-C振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度明顯減弱；C-O-H振動(dòng)的吸收峰吸收強(qiáng)度有所減弱。因此，經(jīng)氙光輻射后的楊木木材化學(xué)組分的結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。也就是說(shuō)，纖維素中的羥基-OH被氧化成醛羰基-CHO、酮羰基C=O、羧基-COOH等助色基團(tuán)；木質(zhì)素中的酚

10、類(lèi)單元在紫外線(xiàn)的輻射下形成甲基苯醌類(lèi)化合物，該化合物吸收能量被激發(fā)并繼續(xù)從纖維素和木質(zhì)素成分中奪取氫原子，進(jìn)而引發(fā)更多的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)形成苯醌類(lèi)發(fā)色物質(zhì)，使得木材發(fā)生變色。 總之，本論文關(guān)于涂飾染色單板光變色的研究，得出了涂飾染色單板的光變色規(guī)律和試驗(yàn)因子的影響，揭示了楊木光變色機(jī)理；制成了納米TiO2和UV吸收劑改性涂料，對(duì)抑制涂飾染色單板光變色具有顯著的作用。此研究在木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域具有重要的學(xué)術(shù)和實(shí)用價(jià)值，為室內(nèi)裝飾裝修和家