摘要: 对木材进行化学改性，可以赋予木材耐腐性、抗虫蛀、尺寸稳定不变形等优点，而木材的化学改性主要分为酯化和醚化改性，其中酯化已经实现了工业化生产，醚化反应及其产物利用研究却较少。因此，对木材进行醚化改性并染色赋予它美观色彩颇具吸引力，改... 展开 对木材进行化学改性，可以赋予木材耐腐性、抗虫蛀、尺寸稳定不变形等优点，而木材的化学改性主要分为酯化和醚化改性，其中酯化已经实现了工业化生产，醚化反应及其产物利用研究却较少。因此，对木材进行醚化改性并染色赋予它美观色彩颇具吸引力，改善了木材的视觉特性和提高了木材的附加值，是木材深加工和速生材利用的重要方向之一。本文以杉木粉为研究对象，对杉木粉进行苄基化、氰乙基化、乙基化等三种醚化改性制得相应的苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉。研究了分散染料在高温高压下对苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉染色的影响。采用红外光谱、扫描电镜、显微图像系统对各种木粉进行了结构表征，提出了染色机理。结论如下: 1、木粉的苄基化、氰乙基化和乙基化改性 在NaOH溶液中，杉木粉分别与氯化苄、丙烯腈、硫酸二乙酯试剂发生取代反应，制得相应的苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉，在优化条件下，其增重率分别为57.8％、32.5％和12.6％。 2、三种醚化改性木粉的染色性能 采用高温高压染色法，用十四种分散染料对苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉进行染色研究，结果表明:分散染料染色三种醚化木粉与染色涤纶织物的pH值范围基本一致，染色苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉的色光与染色涤纶织物类似，比染色原木粉的色光更艳，且上染百分率明显高于原木粉。当染液pH值范围在4～5时，染料上染百分率均达到90％以上，水洗掉色率在15.0％以下，耐水洗牢度为3～5级，体现色泽鲜艳，上染百分率高等特点。同一分散染料在苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉上的上染百分率，苄基化木粉最大，氰乙基化木粉次之，乙基化木粉最小，同时，染色苄基化木粉的色光比染色氰乙基化木粉和染色乙基化木粉的色光艳。 3、木粉改性和木粉染色前后的结构表征与分析 采用红外光谱、扫描电镜、显微图像系统对苄基化、氰乙基化和乙基化三种醚化改性木粉前后和染色前后的结构进行表征和分析。红外光谱分析表明:木粉经苄基化改性后，在1593 cm-1、1497 cm-1和1454 cm-1处出现了苯环的特征吸收峰;木粉经氰乙基化改性后，在2251 cm-1处出现氰基强伸缩振动吸收峰;木粉经乙基化改性后，在亚甲基峰(2899 cm-1)和甲基峰(2975 cm-1)的峰形明显增强。扫描电镜分析表明:木粉经醚化改性后，木材纤维的形貌发生很大变化，其过渡孔变小，微孔周围的纤维壁变薄且软化，且纤维壁软化程度比染色原木粉高，更有利于染料对光的反射。其中，染色苄基化木粉的表面最平滑。显微图像分析表明:染色原木粉、苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉均具有明显的网状结构，分散染料分子覆盖在木粉表面，并渗透到木粉网状结构的微孔中，并未填满。 4、分散染料对醚化改性木粉的染色机理 根据分散染料对醚化改性木粉的染色研究结果和红外光谱、扫描电镜、显微图像系统对各种木粉的结构表征与分析，分散染料对醚化改性木粉的染色机理包含以下四个过程:分散染料的溶解与扩散;醚化木粉对分散染料的吸附;分散染料在醚化木粉和溶液之间的吸附平衡;分散染料在醚化木粉中的固色。 本研究通过对杉木粉进行苄基化、氰乙基化和乙基化改性，制备了苄基化木粉、氰乙基化木粉和乙基化木粉，并以此作为染色材料，研究了分散染料对他们的染色性能，获得了色泽鲜艳的一类新型装饰材料。本研究改善了木材原有的表面物理及化学特性，使木材获得牢固的颜色，提高了木制品的装饰效果和木材的利用品质，必受到消费者的青睐和家具及装饰行业的重视。本研究有望为森林资源及废旧木材的回收利用开辟全新途径，符合当前经济社会可持续发展的要求，符合全球气候环境合作的要求，对中国走发展低碳经济道路具有重要意义。本研究不仅丰富了木材的加工方法，扩大了木材的应用领域和价值，而且拓展了分散染料在改性木材染色中的应用。 收起