基于配位反应的刺槐木材颜色调控技术研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvxiaoyongheyan
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木材的颜色是评价木材品质和利用价值的重要指标之一。为解决刺槐(Robinia Psoudoaacacia)木材资源的高值化利用问题以及缓解当前市场大果紫檀(Pterocarpus Macarocarpus Kurz)木材资源供求关系失调的现状。本研究提出了一种通过调整刺槐发色体结构定向调控其颜色的新思路和新方法,选取刺槐为调色处理材,大果紫檀心材为调色目标材,探讨两者发色体结构的差异;基于配位化学理论,对刺槐发色体结构进行调整和修饰,使其颜色趋向目标材,即大果紫檀心材;通过表征处理前后发色体系结构,初步揭示调色机理;改变相关工艺条件,分析不同工艺条件下刺槐颜色的变化规律,选取颜色最接近目标材,最适合实际生产的工艺条件。主要结论如下:(1)大果紫檀发色体系相较于刺槐,发色物质含量高,共轭羰基含量高,缩合程度高,且与苯环的共轭程度较高。其木质素中愈疮木基丙烷G和对羟苯基丙烷H结构单元占比较高,木质素聚合度较高,分子量较大;抽提物中有色物质成分含量较高,对颜色影响显著。组成刺槐木质素的主要结构单元紫丁香基丙烷S和愈疮木基丙烷G,具有更多甲氧基结构,导致聚合度降低,木质素分子量小;抽提物成分中对颜色影响不显著,共轭体系较小。(2)不同金属离子处理后,刺槐颜色发生不同程度的变化,其中Fe(Ⅲ)离子处理后,刺槐木材呈现和大果紫檀一样的红棕色。引入乙酸铵协同Fe(Ⅲ)离子对刺槐木粉进行处理,其颜色更为接近与目标材。(3)Fe(Ⅲ)离子处理后,刺槐发色体系共轭程度增大,共轭羰基含量提高,其中的非共轭羰基是参与Fe(Ⅲ)离子配位反应的主要官能团。引入乙酸铵协同处理Fe(Ⅲ)离子对刺槐木材进行处理,导致刺槐在可见光区域的吸收系数进一步增加。“木材-Fe(Ⅲ)离子-配体”配合物及氧化铁的生成共同导致了刺槐在乙酸铵和氯化铁混合试剂处理后颜色红棕色方向的转变。(4)为使刺槐木材趋与目标材大果紫檀心材,最优调色工艺为,浓度为0.08 mol/L的配比为1:1的FeC13与乙酸铵混合水溶液,在100℃的恒温水浴条件下处理刺槐木材3 h,处理后的木材洗涤,置于室温条件下进行自然干燥至含水率为10%-12%。此工艺条件处理后的刺槐木块边材与大果紫檀色差ΔE*为5.44,刺槐心材与大果紫檀色差ΔE*为4.48。
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