木質(zhì)材料表面裝飾用材的光致變色機(jī)理的研究.pdf

1、對(duì)木質(zhì)材料表面進(jìn)行裝飾,在人居環(huán)境中已經(jīng)成為人們追求高質(zhì)量、高品位生活的基本要求。目前木質(zhì)材料表面裝飾的方法有很多,主要有貼面裝飾和涂飾裝飾兩大類。但無(wú)論是哪一類,都存在光致變色的光劣化問(wèn)題。因此,本文針對(duì)典型的表面裝飾材料,即椴木單板、裝飾紙(木紋紙與浸漬紙)、PVC貼面(深色與淺色兩種)材料進(jìn)行了其光致變色的研究。利用基于CIE1976標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)LAB均勻顏色空間原理的分光光度計(jì),探究其分別在自然光和紫外光輻照下的變色規(guī)律；利用X

2、射線光電子能譜(XPS)、傅里葉變換紅外光譜(FT—IR)、電子自旋共振波譜(ESR)、熒光顯微鏡等多種現(xiàn)代表面分析技術(shù),揭示了裝飾材料的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)變化和顏色產(chǎn)生的理學(xué)本質(zhì),從而分析和明確了光致變色機(jī)理；用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)量了典型漆膜的透射光光譜；本研究旨在為裝飾材料表面防止光劣化提供基礎(chǔ)理論和科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)光變色規(guī)律的共性是:與有機(jī)物鍵能較接近的紫外光引起的變色明顯,主要表現(xiàn)是明度指數(shù)下降,黃

3、藍(lán)軸色品指數(shù)增加,紅綠軸色品指數(shù)變化較小,色差大,視覺顯示黃變；而自然光輻照的效果明顯小于紫外光,變色規(guī)律基本一致；色差變化主要發(fā)生在開始的20小時(shí)左右,然后趨于穩(wěn)定,紫外光的長(zhǎng)時(shí)間輻照又能引起顏色的較大變化；形貌觀測(cè)上表現(xiàn)粗糙度增大(PVC除外)。
　　 (2)同樣輻照條件各種裝飾材料變色程度不同,其變色程度依次是椴木單板>PVC貼面>浸漬紙；色差隨輻照時(shí)間的變化曲線各不相同(總體上分床型和椅子型)；木紋紙與浸漬紙?jiān)堅(jiān)诒敬螌?shí)

4、驗(yàn)條件下幾乎沒有發(fā)生光劣化現(xiàn)象,其原因是裝飾原紙?jiān)谏a(chǎn)過(guò)程中添加了大量鈦白粉所致。
　　 (3)變色明顯的材料均觀察到碳價(jià)態(tài)和自由基濃度的改變,且變化規(guī)律與顏色改變規(guī)律基本一致。主要體現(xiàn)部分低價(jià)態(tài)的碳原子轉(zhuǎn)變成高價(jià)態(tài),氧含量增加,自由基濃度增大；具體表現(xiàn)為高聚物的氧化降解,長(zhǎng)分子鏈的斷裂,生成類似于羥基和酮基或醛基為主的含氧基團(tuán)；光輻照初期反應(yīng)激烈變化大,然后不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)逐漸讓位于穩(wěn)定結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出光化學(xué)反應(yīng)趨緩和量子產(chǎn)率的下降。

5、
　　 (4)物體顏色感知最后來(lái)自于物體總反射光的光譜成分；總反射光中不僅包括物體選擇吸收后的反射,還包含散射以及光的衍射現(xiàn)象。因此,應(yīng)改變傳統(tǒng)觀念,即顏色變化的原因,不能片面地只強(qiáng)調(diào)因材料化學(xué)性質(zhì)的改變,而導(dǎo)致材料對(duì)光選擇吸收性質(zhì)的改變。
　　 (5)微觀上沒有絕對(duì)平整的表面,當(dāng)表面空隙度滿足光衍射條件時(shí),總反射光中必定包含衍射的效果,表面空隙度變大時(shí),導(dǎo)致總反射光中長(zhǎng)波成分增加,紅綠軸和黃藍(lán)軸色品指數(shù)增大；若表面層材

6、料(特別是膠體)發(fā)生瑞利散射,則也可以使總反射光中增加長(zhǎng)波成分。因此,不同的材料,顏色改變(即光譜成分變化)的原因,選擇吸收、散射和衍射三者所起的作用不同。即顏色變化的“光散射與衍射”物理解釋。
　　 (6)綜合所有理論和實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,本研究的幾種典型表面裝飾材料光致變色總體的原因是:
　　 椴木單板光輻照后顏色的改變,更多的是來(lái)自于木質(zhì)素和抽提物氧化降解的緣故,即基本基團(tuán)相對(duì)含量變化使選擇吸收性質(zhì)改變；伴隨著木材生物結(jié)構(gòu)(

7、細(xì)胞壁和細(xì)胞腔)的變化衍射因素也會(huì)有影響:但散射因素基本不存在。
　　 浸漬紙(經(jīng)浸漬膠浸漬后的)光輻照后顏色的改變,一方面來(lái)自于高分子材料發(fā)色基團(tuán)的變化(即化學(xué)鍵發(fā)生斷裂及其重組),從而導(dǎo)致的選擇吸收性質(zhì)改變；另一方面膠層吸收輻射光能量后,分子的熱運(yùn)動(dòng)促使表層組織不均勻程度發(fā)生變化,瑞利散射發(fā)生也造成反射光譜成分的改變；伴隨形貌的改變光衍射的影響也會(huì)存在。
　　 PVC貼面光輻照后顏色發(fā)生顯著變化的原因,從碳價(jià)態(tài)相對(duì)很