[发明专利]一种基于金属配位的木材颜色调控方法

说明书

基于金属离子的配位反应，在木材组分中引入发色基团和助色基团，改变和调整木材的颜色，达到均匀美观、耐久和环保的目标。木材组分结构中含有大量的羰基、羧基、酚羟基等基团，可以与过渡金属离子形成配位化合物，同时以金属离子为“桥梁”，引入其他含有不同发色基团和助色基团的配合物，定向调控木材颜色。通过该方法处理的木材颜色均匀自然，可仿珍贵树种的颜色。一般而言，木材的明度值降低，红绿色品指数和黄蓝色品指数有不同程度的升高，色饱和度升高。该方法简单易行、成本低，且颜色可控、稳定、耐久。可避免染料的使用带来的环境污染问题。

技术领域

本发明涉及一种基于金属配位的木材颜色调控方法，属于木材改性技术领域。

背景技术

木材的颜色是评价木材表面性质及品质的重要指标，是影响消费者对木制品印象最直接的要素。相关市场统计数据表明，大多数消费者更为偏好购买深色材制作的产品。这使得浅色材的利用受到了一定程度上的制约，同时，值得关注的一点是，目前天然林资源的利用逐渐向人工林进行转换，而速生材的颜色往往较浅，无法迎合消费者的需求，对木材的颜色进行调控对提升木材的利用率有非常重要的意义，也是当前加工生产亟待解决的问题。

木材呈现颜色是木材结构中的发色基团和助色基团以不同形式组合而成的发色体系，对波长380-780nm的可见光照射、吸收、透射或者反射的结果。所谓发色基团是指分子中双键官能团或在可见光区域内产生吸收光峰的不饱和基团，如苯环、乙烯基—C＝C—、羰基—C＝O、硝基—N＝O、偶氮基—N＝N—等。分子中若只有一个发色基团，它们的吸收峰多在200-400nm之间，物质呈现无色。若其中存在有两个或者两个以上发色基团共轭时，则能使吸收光谱向长波长的方向移动，当吸收光的波长移至可见光区域内时，物质便有了颜色。共轭体系越长，则该物质吸收峰所对应的波长越长，则颜色越深。

助色基团是指连在共轭体系上能增加最大吸收波长和摩尔吸光度的极性基团，如羟基—OH、醚—OR、羧基—COOH、氨—NH₂等。其本身无紫外吸收，但可以使发色基团团吸收峰加强、同时使吸收峰向长波方向移动。助色基团的供电性愈强，电离能就愈小，电荷转移所需能量也就越少，物质的颜色越深。

电子对给予体与电子接受体可以通过互相作用而形成稳定的各种络合物。给予体有原子或离子，接受体有金属离子和有机化合物。通过金属配位，将配体中的相关基团接枝到木材的结构上，实现对共轭发色/助色结构的调整和修饰，使得速生材中的发色基团和助色基团向木材颜色变深的方向进行改变，定向调控木材颜色，对于林木资源高效利用具有重要现实意义。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种基于金属配位的木材颜色调控方法。该方法操作简便，成本廉价，易于控制，调控了木材的颜色，提升了木材的利用价值。本发明所采用的技术方案为一种基于金属配位的木材颜色调控方法，其具体步骤如下：

(1)配制一定浓度的金属盐溶液。

(2)选用无腐蚀、无变色、材质均匀的板材，用砂纸打磨并锯切成一定尺寸，将其置于真空反应釜中。

(3)向真空反应釜中注入(1)中试剂，溶液完全浸没板材，抽取真空，木材置于真空反应釜中60～180min。

(4)真空反应釜恢复常压状态后取出板材，进行常规干燥，将干燥后的木材置于真空反应釜中。

(5)配制一定浓度的配体溶液，向真空反应釜中注入试剂，使其完全浸没板材，抽取真空，木材置于真空反应釜中60～180min。

(6)真空反应釜恢复常压状态后取出浸渍板材，进行热处理。

在步骤(1)中，所选用的金属盐溶液可为铝及过渡金属盐溶液，所配置的溶液浓度为5％～50％。

在步骤(2)中，板材为浅色速生树种，可以为速生杨木、桉木、松木等中的一种，板材的初含水率在6.5～16％。