[發明專利]一種基于金屬配位的木材顏色調控方法

在審

• 申請號: 201810987000.3
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109015998A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 劉煬;陳瑤;高建民;張鵬;衛燕霞
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K3/10;B27K5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于金屬離子的配位反應，在木材組分中引入發色基團和助色基團，改變和調整木材的顏色，達到均勻美觀、耐久和環保的目標。木材組分結構中含有大量的羰基、羧基、酚羥基等基團，可以與過渡金屬離子形成配位化合物，同時以金屬離子為“橋梁”，引入其他含有不同發色基團和助色基團的配合物，定向調控木材顏色。通過該方法處理的木材顏色均勻自然，可仿珍貴樹種的顏色。一般而言，木材的明度值降低，紅綠色品指數和黃藍色品指數有不同程度的升高，色飽和度升高。該方法簡單易行、成本低，且顏色可控、穩定、耐久。可避免染料的使用帶來的環境污染問題。

技術領域

本發明涉及一種基于金屬配位的木材顏色調控方法，屬于木材改性技術領域。

背景技術

木材的顏色是評價木材表面性質及品質的重要指標，是影響消費者對木制品印象最直接的要素。相關市場統計數據表明，大多數消費者更為偏好購買深色材制作的產品。這使得淺色材的利用受到了一定程度上的制約，同時，值得關注的一點是，目前天然林資源的利用逐漸向人工林進行轉換，而速生材的顏色往往較淺，無法迎合消費者的需求，對木材的顏色進行調控對提升木材的利用率有非常重要的意義，也是當前加工生產亟待解決的問題。

木材呈現顏色是木材結構中的發色基團和助色基團以不同形式組合而成的發色體系，對波長380-780nm的可見光照射、吸收、透射或者反射的結果。所謂發色基團是指分子中雙鍵官能團或在可見光區域內產生吸收光峰的不飽和基團，如苯環、乙烯基—C＝C—、羰基—C＝O、硝基—N＝O、偶氮基—N＝N—等。分子中若只有一個發色基團，它們的吸收峰多在200-400nm之間，物質呈現無色。若其中存在有兩個或者兩個以上發色基團共軛時，則能使吸收光譜向長波長的方向移動，當吸收光的波長移至可見光區域內時，物質便有了顏色。共軛體系越長，則該物質吸收峰所對應的波長越長，則顏色越深。

助色基團是指連在共軛體系上能增加最大吸收波長和摩爾吸光度的極性基團，如羥基—OH、醚—OR、羧基—COOH、氨—NH₂等。其本身無紫外吸收，但可以使發色基團團吸收峰加強、同時使吸收峰向長波方向移動。助色基團的供電性愈強，電離能就愈小，電荷轉移所需能量也就越少，物質的顏色越深。

電子對給予體與電子接受體可以通過互相作用而形成穩定的各種絡合物。給予體有原子或離子，接受體有金屬離子和有機化合物。通過金屬配位，將配體中的相關基團接枝到木材的結構上，實現對共軛發色/助色結構的調整和修飾，使得速生材中的發色基團和助色基團向木材顏色變深的方向進行改變，定向調控木材顏色，對于林木資源高效利用具有重要現實意義。

發明內容

本發明的目的旨在針對現有技術的不足，提供一種基于金屬配位的木材顏色調控方法。該方法操作簡便，成本廉價，易于控制，調控了木材的顏色，提升了木材的利用價值。本發明所采用的技術方案為一種基于金屬配位的木材顏色調控方法，其具體步驟如下：

(1)配制一定濃度的金屬鹽溶液。

(2)選用無腐蝕、無變色、材質均勻的板材，用砂紙打磨并鋸切成一定尺寸，將其置于真空反應釜中。

(3)向真空反應釜中注入(1)中試劑，溶液完全浸沒板材，抽取真空，木材置于真空反應釜中60～180min。

(4)真空反應釜恢復常壓狀態后取出板材，進行常規干燥，將干燥后的木材置于真空反應釜中。

(5)配制一定濃度的配體溶液，向真空反應釜中注入試劑，使其完全浸沒板材，抽取真空，木材置于真空反應釜中60～180min。

(6)真空反應釜恢復常壓狀態后取出浸漬板材，進行熱處理。

在步驟(1)中，所選用的金屬鹽溶液可為鋁及過渡金屬鹽溶液，所配置的溶液濃度為5％～50％。

在步驟(2)中，板材為淺色速生樹種，可以為速生楊木、桉木、松木等中的一種，板材的初含水率在6.5～16％。