許多消費者購買了實木家具,尤其是紅木家具后,使用時間久了會發(fā)現(xiàn)家具變色的情況,除了由于受到溫度、濕度的影響,光照也是影響木質(zhì)家具變色老化的因素。
由于太陽中紫外線波長短、能量大,直接照射到木質(zhì)家具或者木質(zhì)家具涂層上會使其顏色改變、光澤度變差。改善木質(zhì)家具耐光老化性能如今也越來越受到重視。
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家具受到光照為什么會變色?
太陽光中的紫外光和可見光可以輻射到地球表面,木材在光照下會發(fā)生組分降解,從而產(chǎn)生木材變色的現(xiàn)象。而且不同波長的光照對木材顏色的影響也是不同的,木材在波長小于385nm的光線誘導下顏色會變深。
當波長大于480nm的光照射到木材表面時,顏色會變淺。然而,不同樹種在光照的誘導下,變色的波長范圍是不同的,而且同一樹種的不同部位也存在差異。
與可見光與紅外光相比,雖然紫外光在太陽光光譜中所占比例最少,但其光子能量非常高,破壞力極強,而且最容易被木材吸收,是導致木材光降解的主要原因。
大部分木材在受到紫外光照射后都會發(fā)生變色。高能量的紫外光照射到木材表面后,會使木材表面的不飽和碳基、苯環(huán)、碳碳雙鍵等由基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài),使木材中的化學成分和結(jié)構改變而顏色改變。
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什么因素會影響家具光降解?
(1)水分。水分是加速家具木材光降解的重要因素,當木材置于潮濕的環(huán)境中受到光照會比單獨受到光照更容易降解變色。
這是因為水分會更有利于木材內(nèi)的光化學反應,水分有助于打開光降解通道并且促進光線達到本身不可及的區(qū)域。而且水分會讓木材的降解產(chǎn)物流失,這更容易導致木材發(fā)生變色。
(2)氧氣。木材在光降解的過程中會產(chǎn)生與氧氣可以結(jié)合的自由基,比如木材中含有苯氧自由基,會和氧氣反應產(chǎn)生發(fā)色基團,導致木材表面變色;還有木質(zhì)素中的苯氧自由基會和氧氣反應形成有色化合物鄰醌。而且氧氣可以催化光降解反應,讓紫外線具有光化學反應傳遞性。
(3)木材結(jié)構。通常來說闊葉材比針葉材更容易受光變色,因為闊葉材中紫丁香基丙烷結(jié)構較多,這一結(jié)構對光吸收作用更強。低密度的木材比高密度的木材更容易受光變色,這是因為高密度的致密木材結(jié)構能夠減緩光和水分向木材內(nèi)傳遞。
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如何減少木材受光老化的現(xiàn)象?
(1)涂層。常見的涂層材料包括硝基清漆、聚氨酯清漆、醇酸清漆等。聚氨酯可以起到一定的保護耐光作用,若添加紫外線吸收劑則會由更好的效果。
(2)添加紫外線吸收劑。有機紫外線吸收劑主要分為三大類:水楊酸系、二苯甲酮系、苯并三唑系,其中苯并三唑系對紫外線吸收范圍最大,是有機吸收劑的首選。
無機紫外線吸收劑包括氧化鐵、氧化鋅、氧化亞鉛、氧化鋁、二氧化鈦等,無機紫外線吸收劑是粒徑小于100nm的納米粉末,具有量子尺寸效應,使得納米材料對某種波長的光吸收帶有“藍移”現(xiàn)象,即吸收帶移向短波長方向,具有較好的紫外線屏蔽性能。
(3)改性處理。改性處理來改善木材的耐光性能的方法比較多樣。比如使用酚醛樹脂浸漬木材,可以有效提高木材的耐光老化性能。還可以對木材進行傳統(tǒng)燙蠟,也是一種綠色環(huán)保的改性手段來提高木材的耐光性。其他方法還包括乙酰化處理、熱處理、添加木蠟油、涂不透明涂層。
結(jié)語
木材的耐光老化性能的提高方法非常豐富,除了要保證其對紫外線的屏蔽和吸收作用外,還要注重綠色環(huán)保的特性,減少使用對環(huán)境有害的化學物質(zhì)。在開發(fā)方向上盡可能使用多組分復合涂料,來克服單組份涂料的缺陷。
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