【摘 要】
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自然光中的紫外光在木材表面产生复杂的光化学反应,是木材在自然环境中老化降解速度最快,反应最强的化学过程.基于近红外光谱(NIRs)技术探讨了落叶松表面材色在340 nm波长紫外光照射条件下的老化状况.不同时间(180,540,900,1080 h)试材弦切面经紫外光人工老化后,测量木材表面材色色度学指数,并采集N IRs信息.由N IRs二阶导数及其差谱图反映的信息,定性分析和讨论了木材表面化学组分基团的变化;定量建立基于偏最小二乘法(PLS)结合留一交叉验证的木材表面材色预测模型.结果表明:(1)随着人
【机 构】
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北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083;北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083;北京林业大学木材无损检测国际联合研究所,北京 100083;北京市文物建筑保护设计所,北京 10
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自然光中的紫外光在木材表面产生复杂的光化学反应,是木材在自然环境中老化降解速度最快,反应最强的化学过程.基于近红外光谱(NIRs)技术探讨了落叶松表面材色在340 nm波长紫外光照射条件下的老化状况.不同时间(180,540,900,1080 h)试材弦切面经紫外光人工老化后,测量木材表面材色色度学指数,并采集N IRs信息.由N IRs二阶导数及其差谱图反映的信息,定性分析和讨论了木材表面化学组分基团的变化;定量建立基于偏最小二乘法(PLS)结合留一交叉验证的木材表面材色预测模型.结果表明:(1)随着人工老化时间延长,木材表面明度值L*降低,红绿指数a*与黄蓝指数b*出现先增加后缓慢降低的趋势,表明发色基团的形成随着紫外光照射时间的延长而减少,在辐射时间540 h达到最大值,此外,色差值 ΔE*与紫外光照射时间成正相关.(2)N IRs二阶导数在6996,6773以及6287 cm-1等分别反映木材中纤维素非结晶区、半结晶区和结晶区的光谱吸光度随着老化时间的延长而增加,而5986 cm-1反映木质素特征性谱带吸收峰随着紫外光老化时间的延长而降低,表明木质素出现降解.通过紫外光照射1080 h与对照材的差谱分析发现,纤维素和半纤维素基团的特征峰差谱值为正,表明紫外光辐射后木材表面的纤维素和半纤维素相对含量增加,而木质素基团特征峰差谱值为负,表明经紫外光辐射后,木质素的降解导致其相对含量减少.这些结果与色度值测量结果相一致.(3)基于N IRs建立的紫外光照射落叶松表面材色预测模型中,L*交叉验证模型决定系数(R2)为0.949,相对分析误差(RPD)为4.42;a*交叉验证模型R2是0.928,RPD是3.73;b*的交叉验证模型R2是0.831,RPD为2.43,建立的材色预测模型满足预测要求.
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