1.2 木材組分對(duì)日光的吸收及光老化機(jī)理

木材具有吸收紫外線、減少日光對(duì)人體輻射的特性。木材中的纖維素對(duì)200nm以下的光線具有很強(qiáng)的吸收能力，對(duì)波長(zhǎng)為200～300nm之間的光有吸光的表現(xiàn)，吸收尾帶可以延長(zhǎng)到400nm；半纖維素對(duì)光能的吸收特性與纖維素類(lèi)同；木質(zhì)素對(duì)200nm以?xún)?nèi)的光線具有很強(qiáng)的吸光能力，在280nm處有強(qiáng)峰，之后吸收能力下降；抽提物通常在波長(zhǎng)300～400nm之間具有吸光能力?？梢?jiàn)，木材中的大部分成分均有較好的吸光性能，但當(dāng)木材吸收的紫外光和可見(jiàn)光達(dá)到一定程度時(shí)，木材將會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生老化。

對(duì)木材日光老化機(jī)理的研究表明，吸收紫外光，會(huì)使木材表面形成自由基類(lèi)物質(zhì)，在氧氣和水的作用下，形成過(guò)氧化氫類(lèi)物質(zhì)。自由基類(lèi)物質(zhì)和過(guò)氧化氫類(lèi)物質(zhì)可以引發(fā)一系列的分子鏈斷裂，從而降解木材中的木素、纖維素和半纖維素，很大程度上影響木材的穩(wěn)定性和耐久性。

纖維素光降解是化學(xué)變化，早期研究發(fā)現(xiàn)，在真空中，照射光波長(zhǎng)＞340nm，對(duì)純纖維素沒(méi)有影響。而在空氣中，當(dāng)照射光波長(zhǎng)＞340nm時(shí)，暴露的纖維素以較慢的速度降解，其配糖鍵斷裂，導(dǎo)致強(qiáng)度損失和聚合度下降；當(dāng)纖維素受到波長(zhǎng)＞280nm的光線照射時(shí)，除了發(fā)生化學(xué)鏈斷裂外，還會(huì)發(fā)生C—1和C—5位的脫氫反應(yīng)；當(dāng)照射光波長(zhǎng)＞254nm時(shí)，由于纖維素側(cè)鏈C—5—C—6鏈的斷裂，發(fā)生脫羥甲基反應(yīng)。

在光降解過(guò)程中，氧起到非常重要的作用。因?yàn)槔w維素中的碳自由基較不穩(wěn)定。在氧存在的條件下，會(huì)脫氫而變得穩(wěn)定，隨后，這些自由基會(huì)很快轉(zhuǎn)化成氫過(guò)氧化物自由基，生成氫過(guò)氧化物。

木素中的反應(yīng)基由各種類(lèi)型的醚、一次和二次羥基、羰基和羧基所組成，其中存在大量的酚位、芳香位和能與光作用產(chǎn)生自由基鏈發(fā)言的活潑位置。木素內(nèi)部的反應(yīng)。但通過(guò)選擇模型化合物，對(duì)自由基反應(yīng)的研究結(jié)論顯示：在光的作用下，酚羥基極易生成苯氧自由基，即木素降解的主要中間產(chǎn)物，與氧作用，可誘發(fā)木素中愈瘡木基的脫甲基反應(yīng)，產(chǎn)生鄰醌型結(jié)構(gòu)。醌型結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是導(dǎo)致木質(zhì)材料變色的主要發(fā)色團(tuán)；與a-基相鄰接的C—C鍵，經(jīng)過(guò)Norrish第一類(lèi)反應(yīng)被光離解；與a-羰基相鄰的醚鍵化合物不會(huì)發(fā)生Norrish第一類(lèi)反應(yīng)，光離解發(fā)生在醚鍵上