江北木材变色的防治

木材变色的防治

1．光变色的防治

若木材的村面已经产生了光变色，可采用砂光或创切的方法除去变色

层。如果变色层很浅，可采用漂白的方法除去材面的发色化合物，如使用过

氧化氢、亚氯酸钠等。对未产生光变色的木材可采用如下方法处理：

（1）物理方法

在物理方法中用得多的是采用色漆或清漆覆盖木材表面。

由于紫外光与可见光引起的木材组分降解只发生在木材表面，厚度为

0．075_0．25 mm，所以采用涂漆的方法，形成一个薄膜层，可有效防止日

光照射，避免自由基降解反应发生。同时i 无孔隙的薄膜层能阻止外界水分

的渗人，也可提高木材的尺寸稳定性，且减少木材提取物外移引起的变色。

由于油漆可选择的颜色范围广泛，涂刷方便，效果良好，所以长期以来人们

广泛使用这一方法，用于家具和装饰等。但是漆料透明性差，。不能展现完美

的木材天然纹理与颜色。虽然采用清漆可弥补这一缺陷，但是清漆对水敏感

性强，漆膜脆，易脱落，使用寿命短。无论色漆或清漆均不具防腐效能。

（2）化学方法

①紫外线吸收剂。用含有紫外线的涂料处理木材表面，可以有效地防止

光变色。如水杨酸衍生物及2．羟基苯甲酰的衍生物等，本身不带颜色，可

以吸收波长在 400 urn以下的紫外光。

②改变木材组分的官能团，破坏参与变色的物质结构。由于木质素中的

a－羰基在木质素光降解中具有光敏剂的作用，是主要的发色结构，所以改变

这一结构是防止光变色的有效方法。通常采用木材的甲基化、乙酸化、苯甲

酰化和氧化或还原的复合处理方法，破坏木材的发色基团和导致变色的前驱

物质结构，阻止木材的光降解，效果甚佳。如以重氮甲烷处理木材，可将a一

羰基转变为环氧乙烷，增加其稳定性。这些处理也适用于因提取物引起的木

材光变色。能改变芳香环侧链。一羰基结构的化学试剂主要有：重氮甲烷、硫

酸M甲酯、醋酸酐、苯甲酸、硼氢化钠、邻硝基苯甲酰、3，5－M硝基苯甲

酰等。用聚乙M醇（PEG）涂覆木材，对材色较浅的木材，具有良好的抑制

光变色作用，但对材色较深木材的效果较差。PEG的相对分子质量以 1000

～4 000为宜。研究表明，PEG吸收光能后，产生自由基，自由基与氧形成

过氧化物，此过氧化物能破坏发色物质的结构，使木材颜色变白，从而抑制

了木材的光变色。另外，也常用防止木材变色的化学试剂与防腐剂、防水

剂、染色剂配合使用，使其在染色、防腐、防水处理过程中，提高对紫外线

吸收的阻止能力。一些具有氧化与络合作用的试剂（如三氧化铬、铬酸铜。

半卡巴腈及其衍生物）和具有稳定作用的金属盐（如镁盐或碱土金属的亚硫

酸盐、硫代硫酸盐以及抗坏血酸等还原型化合物），均可用来涂刷木材表面，

防止木材的初期变色。这些化学试剂可通过与木材化学组分发生络合或氧化

作用阻止降解反应发生．亦提高了涂料和着色剂的耐久性，同时有些试剂还

具有抗菌能力。

③木材的染色。为了防止木材的褪色与变色，有些木材在未使用前需进

行染料着色或颜色着色。染料可分为酸性染料、碱性染料、直接染料和油溶

染料。应用较多的是酸性染料。酸性染料对木质素染色，而不对纤维素和

半纤维素染色。这样就可有效地防止光化学降解所引起的木质素褐变。染料

颜色可选择一些贵重木材的颜色，如红木、紫檀木、乌木等。为了染色均

匀，一般木材先经稀碱溶液预处理（1％Naz CO），脱除表面提取物及酚类，

再经 HZQZ脱色，然后进行酸性染料染色，则可得到着色均匀、耐光性好的

木材。在木材染色过程中，染料可浸渍到木材的一定深度，但又不形成独立

的涂层，并可与木材中的组分产生极性吸附、氢键或发生化学反应。因此，

在使用中，日照、风蚀或过量的水分都不会引起染色木材表面起泡或剥落。

所以，经染色的木材颜色稳定，降解反应少，材料经久耐用。但是由于木材

组织构造排列致密，使染料分子不易向木材深处渗透，在常压下，一般只是

浅层染色，再次加工颜色不易保留。采用加压处理，对于难渗透材，也只能

处理尺寸较小的构件。利用立木染色和单板染色，可使着色层更深或均匀，

但要考虑染色对胶合和涂饰的影响。

2．化学试剂变色的防治

（1）铁变色。铁污染多产生于刨切或旋切单板的表面及其与热压机接触

的部位。对于较小的变色面积，可甩刨切或沙磨的方法去除；对于大面积变

①先涂刷一遍4% 的草酸水溶液，然后再涂刷磷酸二氢钠水溶液，涂覆

量约为 10 g/m2(污染部位多涂）。

②用 50％的次磷酸 20 g、50％的次磷酸钠 2 g、50％的亚硫酸氢钠 0j

g，共溶于 90 mL的水中，涂刷于木材表面。

③用2％～5％的草酸水溶液，涂于木材表面，干后用水冲洗。

④用2％～5％的过氧化氢水溶液，涂于木材表面。

⑤用 2．5％的次磷酸水溶液（PH＝3），涂于木材表面，干后用水冲洗。

⑤在3％的草酸水溶液中，加人0．5％的乙二胺四乙酸，涂于木材表面，

可防止铁污染。

①将草酸、磷酸二氢铵、乙二胺四乙酸的二钠盐投放到蒸煮原木的水池

中，可防止铁污染。

（2）酸变色。对于用酸处理去除铁污染的木材，应充分水洗或添加磷酸

氢二钠，防止酸变色。对于表层变色可用刨切或沙磨的发法去除,化学消除

的方法如下：

①在 2o～10％的过氧化氢水溶液中，加人．氨水，调出为 7．0_8．0，

涂于污染表面；

③将0．2％～2％的亚氯酸钠水溶液，调至弱碱性，涂于污染表面；

③将0．1％～l％的硼氢酸钠水溶液，调至弱碱性，涂于污染表面。

（3）碱变色。碱变色常出现在酚醛树脂胶合板的表面，经常与水泥接触

的木材表面以及强碱性漂白剂处理后的木材表面等。

初期的碱污染可甩草酸水溶液去除,浓度应视污染的程度而定。如果污

染时间较长。则改用浓度为2％～10％的过氧化氢处理

3．蓝变色的防治

性能优良的抗蓝变化合物应具有广谱活性、低毒性、易于制备和使用。

成本低的特性。影响抗蓝变化合物特性的因素很多，包括广谱活性、各种杀

菌剂的组合、杀菌剂与木材组分之间的相互作用、树种、处理后的贮存情

况、处理木材使用的环境条件等。

长期以来木材抗蓝变药剂主要为五氯酚钠和四氯酚钠．这类药剂对于防

止微生物的危害是很有效的，并且属于广谱抗菌剂。但是这些毒性较强的药

剂对人类和环境产生很多不利影响。因此，现行使用的防腐、防变色药剂的

毒性已越来越引起研究者的注意。美国和北欧一些国家已禁止这类药剂的使用。随着人类的进步和研究的深人，一些毒性大、易流失的防腐剂必将停J

使用，急需新的、无毒的高效防腐剂以及新的防腐途径。近年来研究使用的

一些抗变色药剂分述如下：

（1)8-羟基喹啉铜(Copper-8)、环烷酸铜(Copper Naphthenate)、2－

硫代氰酸甲硫基苯并噻锉（TCMTB）和硼化物（硼酸和硼砂，Timhor）

这些是在五氯酚钠和四氯酚钠之后的第二代木材抗蓝变药剂。其毒性。

于五氯酚钠和四氯酚钠。多种形式的8-羟基喹琳铜类对有机生物均具有。

效的杀菌性，如含有5.4有效成分8－羟基喹啉铜类的PQ8,它的抗蓝变‘

防霉变效果高于四氯酚钠，对于新代材，效果可持续12个月，用涂刷、喷

淋和浸泡法处理木材，PQ－8的处理量是木材表面的8一羟基喹啉铜为7～9

ug/cm2。ECOBTITE是硼砂和Na2CO3组成的抗蓝变剂，不挥发，对环境

无污染，对人及动物无毒性，对金属无锈蚀作用，成本较低，对湿木材扩散

性好，抗流失性较差，抗蓝变效果低于五氯酚钠和四氯酚钠，并与木材中

的酶类化合物发生化学反应，产生褐变。用含有30%TCMIB有效成分可制

成水剂 Busan30WB和油剂 。试验结果表明，在新伐木材表面喷

施 40～50ug/cm2；则 12个月内木材保持完好。处理材表面的 TC-

MTB的保持量可用高效液相色谱准确检测，进行质量控制。对不接触土壤

的木材，TCMT的耐腐性和防霉性可达10年以上，TCMTB在抗蓝变应；

中存在的问题是对皮肤的刺激性和对鱼类的毒性。

（2）3一碘代一2一丙炔基甲氨酸了酯（IPBC）

与季铰盐DDA等杀菌剂为第三代木材抗蓝变药剂，是木材抗蓝变的

很有效药剂的活性成分。它可以配制成油溶性和水溶性配方。油溶性配是

普遍使用的浸渍细木工材的防腐剂，是溶细配方由3－碘代－2－丙炔基甲氨

酸丁脂（IPBC)和二甲基二葵基氯化氨(DDAC）组成，用于防治新锯板材。（如 低，已在很多国家注册（

美国和日本）。IPBC还广泛用作涂料的杀菌剂，也可以作为一种辅助杀菌

和其他药剂配合用于与土壤接触的木材防腐剂。

（3）二甲基二癸基氯化铰（DDAC）

这是一种高效广谱杀菌剂，是具潜力的木材防腐、抗变色药剂。对

村具有天然亲合力，通过阳离子交换作用可固定在木材中，但暴露于酸性

件下（如酸雨）它的作用明显降低。这种药剂固定作用较慢，有时达2周

Timbercote、NP一1和 F－2已在加拿大、美国、欧洲一些国家注册使用。采

用中，有效抗蓝变，对木材表面和内部均能起到保护作用。抗蓝变、防腐药

NP－1是目前北美洲使用广泛的抗蓝变产品，它是JPBC和DDAC的混合物，具有广泛的杀菌性。DDA具有表面活性剂和偶联剂的作用，IPBC和

DDA具有协效杀菌性，并提高了抗流失性能。NPI XitH松菌 霉菌、蓝

变菌均具有很好的效果 适用于松木和栎木。F－2是一种浓的乳化剂 有效

成分为DDA和八硼酸二钠四水合物。八硼酸二钠扩散到木材中可防止木

材腐朽，f-2 对霉菌和腐朽菌具有厂谱毒杀性，防腐效果和氯代酚相当

F－2 在使用中需稀释．喷淋肘 DDAC的浓度为 2％～5 ％ 浸泡时DDA的浓

度为1%-2% DDAC 具有接触毒性。

（4）三锉类（Propiconazole）

三锉类是由杂氮锉（azaconazole）和泰布康锉（Tebuconazole)等含氮化

合物组成的一类新型的木材抗蓝变和防腐药剂。Rodewod 200EC的活性成分

为 Azaconazole，含有 0．8％azaconazole的 Rodewod 200EC的效果与含有

1．0％五氯酚钠的效果相当。Rodewod 200EC对老鼠和兔子的急性经口半死

量分别为1291rn/kg和2190mg／kg，毒性很低。AP143是一种乳化液，

含有 1：1的 azaconazole和 IPBC活性组分，高浓度为5 ％ AP－143可用浸

泡法和喷淋法处理多种木材，在各种气候条件下抗蓝变效果都很好2％的

AP－143P对花旗松和杉木等的抗蓝变效果与 2％的 Busan 1030相同，0．2％

的 AP－143对辐射松边材的抗蓝变效果比 1．0％的NP-1和 O．4％的Busan

30WB的效果好。AP143略有气味，处理木材表面清洁，对哺乳动物具有

中等毒性，对皮肤刺激性低，对眼睛有刺激性。Rodewed 300SC－TU含有的

活性成分是三锉类和百菌清（w：W＝1：1）的混合物，三锉类具有很好的

抗蓝变效果，百菌清抑制霉菌非常有效，因此 Rodewod 300SC-TU能有效防

止新伐木材和去应原木的蓝变、霉变，并对腐朽也有抑制作用。按照美国和

欧洲的试验方法进行试验表明，泰布康锉对腐朽木材的担子菌具有有效的防

治效果，特别是对褐腐菌密粘褶菌和白腐菌乳白耙菌。泰布康锉具有低的水

溶性，对热和光有高稳定性，和其他活性成分互溶。对哺乳动物、鱼和水藻

类生物毒性低，能生物降解。

⑤百菌清（Chlorohalonil）（2，4，5，6一四氯一1，3苯二甲睛）

百菌清是近年使用的广谱性杀菌剂之一。在美国已用于35种作物，低

毒，不会导致哺乳动物基因突变。水中溶解度为 0．6 x 10－6，二甲基甲酰胺

（DMF）中溶解度为3/kg，二甲基亚砜（DMSO）中为2/kg，在二甲苯中

为8 lkg，在土壤中不积累。1993年美国木材防腐协会（AWPA）将百菌清

正式列人AWPA油溶性防腐剂标准P－8。近年来百菌清制剂广泛用于防止木

材霉菌 变色菌、木腐菌、土栖白蚁的研究。

对防止霉菌的有效百菌清制剂主要6：1．0％百菌清可湿性粉剂，

0．50％百菌清十0．5％Azaconazole；1．0％百菌清乳剂，0．50％百菌清+0．50％的DDA，0．50％百菌清十0．10％的IPBC及0．50％百菌清可湿性粉

剂十0．50％8一羟基喹琳铜。它们与 0．40％的 NaPCP防霉效果相当。对防止

变色菌的有效百菌清制剂主要有 0．50％百菌清十0．50％的 DDA．1．0％

百菌清乳剂，0．50％百菌清十0．10％IPat等，防止变色菌的效果与 1．0％

NaPCP相当。百菌清也作木材防腐剂，作CCA的添加剂，改讲防腐材的＆

霉性 是电杆防腐首选药剂。经三种浓度的百菌清、五氯酚油溶液处理南方

松 黄松木柱 经8年野外试验表明，同等浓度的防腐防蚁效果优于五氯

酚。流失试验表明，固着性优于五氯酚，对环境安全。百菌清与毒死碑

Chlorpyrifos）（O ，O-二乙基一O3，5，6一三氯一2一吡啶代硫酸酯）的混合剂

具有很好的防木腐菌和抗白蚁性能，是NaPCP的替代品，百菌清乳剂型的

使用将降低防腐剂成本。

4．其他变色的防治

＊）热变色。为了防止干燥弓l起的木材变色，可在干燥前涂覆亚硫酸

钠、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、氨基脲、尿素、半卡巴肼和氧化锌等化学试

剂，这些均可有效防止热变色。另外，变色前采用有机溶剂或热水处理木

材 始减少木材的热变色。对于已产生热变色的木材，可采用刨切的方法

去除变色层，因为热变色几乎只限于表面。也可采用漂白剂氧化分解的方法

去除，如用碱性过氧化氢或亚氯酸钠溶液反复涂刷材面。

（2）酶变色。用稀酸、亚硫酸盐等化学试剂涂覆木材，或将木材用沸水

或微波辐射处理，这些都能破坏酶的生存条件，防止木材酶变色。此外，在

处理木材时，加人抗氧化剂，如2，4，6一三甲基苯甲酸等抗氧化剂溶于有

机溶剂中，徐刷木材表面，也可抑制酶变色。

对于已产生酶变色的木材可采用过氧化氢等漂白或热水抽提的方法予以

去除。