木材光老化的研究进展—木材的光老化机理—日光光谱分布及对木材的老化作用
木材及其制品是日常生活和经济建设中用途最广泛的基本材料之一,也是四大建筑材料中唯一可再生利用的循环经济材料。近年来,随着建筑业的发展,木材产品的应用范围由室内扩大到室外,因而对木材的耐候性能亦提出了更高的要求。
暴露于大气中的木材,受到周围环境如光照、氧、温度和化学介质等的影响,可引起木材表面、物理力学等性能发生不可逆的改变,而逐渐失去原有的优良性能。在这些因素中,太阳辐射的光能是室外环境中对木材最有害的因素,在某种程度上,决定了木材产品的使用年限。为此,笔者从木材光老化的机理及其对木材性质的影响方面,对木材光老化的研究进展进行概述,为我国进一步开展木材在室外应用的耐老化性研究提供参考。
1 木材的光老化机理
1.1 日光光谱分布及对木材的老化作用
根据波长的不同,太阳光可以分为紫外区、可见光和红外区3个光区,其中可以辐射到地球表面的光波是紫外光和可见光。紫外光波长范围是295~400nm,占太阳光中的比例为6.8%;可见光的光波范围是400~800nm,占太阳光的55.4%。太阳光能以不连续电子的形式发射到地球表面,其能量E=hv=hc/λ,其中:h—普朗克常量,v—频率,c—光波速度,λ—光波波长。
由公式可知,光能量与光波长成反比,即波长越短,其光能量越大。紫外线所占的光谱比例最小,但光谱能却最高。木材老化虽取决于许多环境因素,但紫外线是导致木材表面光氧化降解最主要的因素。红外光对木材的老化可起到加速的作用,因为材料吸收的红外光转变为热能,加速了材料的老化。