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木材渗透性是影响木材染色的重要因素,通常以提高木材渗透性达到提高木材染色效果的目的。因此,本文以北美糖槭单板为研究对象,采用活性染料对单板进行染色处理,探讨了水循环振荡染色工艺、超临界流体与压缩空气微爆破预处理对北美糖槭(Acer Saccharum Marsh)单板染色效果的影响。采用模糊数学综合评价法对上染率和表面色深(K/S)2个性能指标进行综合评价,得出单板各种处理方法的最优工艺参数;并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TG)、X射线光电子能谱(XPS)、压汞仪(MIP)、氮气吸附法等技术手段分析了超临界流体与压缩空气微爆破处理前后北美糖槭单板化学官能团与微观孔隙结构的变化及活性染料与木材的结合机理。研究结果表明:1.通过模糊数学综合评价得出常规染色最优工艺,此工艺条件下,单板的上染率为7.18%,表面色深为4.13。SEM和EDS分析结果均显示,染料散布在导管内、团聚在木射线周围。FTIR和TG分析结果显示,活性艳蓝X-BR结构中-C=N和单板纤维素中的-OH发生亲核取代反应,生成酯键Cell-O-C=N,实现染料分子与木材的化学结合。2.水循环振荡染色工艺、超临界流体处理、压缩空气微爆破处理以及超临界流体与压缩空气微爆破协同处理对木材染色效果提高均有不同程度的贡献。与常规染色最优工艺相比,水循环振荡染色工艺获得的上染率和K/S,分别提高了 31.75%和17.19%;超临界C02处理后单板上染率和K/S,分别提高了 80.50%和24.21%;超临界夹带剂处理工艺中,处理效果最佳的夹带剂为苯醇,与常规染色最优工艺相比,超临界苯醇处理后单板上染率和K/S分别提高了 120.47%和30.51%;微爆破处理后的单板上染率和K/S,分别提高了 40.53%和19.61%;超临界流体与微爆破协同处理的最优处理工艺为微爆破-超临界苯醇处理,与常规染色最优工艺相比,单板上染率和K/S分别提高了 177.02%和36.80%。所有处理方法中,微爆破-超临界苯醇处理后的单板染色效果最佳3.超临界流体处理,可以溶解木材当中的木质素与抽提物,另一方面,超临界夹带剂分子与木纤维分子之间在超临界状态下形成了范德华力,使得木材表面-OH暴露出来:此外,超临界流体处理后单板孔隙率、平均孔径及比表面积均有不同程度的变化;微爆破处理,由于高速气流的冲击使得单板细胞壁和纹孔膜等薄弱环节产生裂隙,有利于染液在单板内部的流通与渗透;更有利于超临界流体渗入木材进行处理,提高木材的渗透性和表面润湿性,并且使外露的-OH含量增加,因此,微爆破与超临界协同处理效果最佳。