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商品簡介
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序
目次
商品簡介
本書匯集了作者多年從事木材活性染料染色技術研究及生產實踐經驗，在介紹活性染料和木材的結構和特性、木材染色理論、木材染色方法的優劣、活性染料上染木材的影響因素、木材滲透性改善方法的基礎上，系統闡述了木材染色技術的研究進展、木材染色用活性染料數據庫的構建、木材染色前預處理技術、木材活性染料染色技術、活性染料在木材內的上染途徑和染色機理、染色木材防變色技術、木材染色廢水處理技術等，力圖使讀者迅速、全面地掌握該領域的相關知識。
本書實驗數據翔實，分析手段豐富，可供高等院校和科研院所相關專業師生參考，也可供從事木材染色研究和活性染料相關應用研究的工程技術人員參考。
本書實驗數據翔實，分析手段豐富，可供高等院校和科研院所相關專業師生參考，也可供從事木材染色研究和活性染料相關應用研究的工程技術人員參考。
名人/編輯推薦
活性染料上染木材的染色技術是一種采用水溶性活性染料與速生木材發生化學結合，使木材具有較高色牢度的加工過程，是活性染料溶液在木材中滲透、擴散、吸附、反應的結果，不僅給予色澤單調、質地較劣的人工林木材以名貴樹種的顏色，且能增加其強度，是改善木材視覺特性和提高木材附加值的重要手段。對這一過程的深入認識有助於在實際工程中，有依據地選擇染色工藝，達到實木可控染色、均勻深度染色的目的。
序
活性染料自從20世紀50年代末期被發明以來，主要應用於紡織領域。隨著20世紀70年代木材染色技術的興起，活性染料因具有眾多的優勢，如分子結構較簡單、色澤鮮艷且色譜齊全、各項染色牢度優異、價格較低、使用方便，不僅能對木材的抽提物染色，還能對木材的主要組分纖維素、半纖維素及木質素等染色，在木材染色領域逐步得到應用。
木材是世界四大原材料之一，也是唯一可再生的原材料，由於其具有獨特優良的特性，以及可再生、環境友好型等優點，被廣泛應用於建築、室內裝修及家具製造中。隨著我國建築、裝修及家具產業的迅速發展以及我國“天然林資源保護工程”的實施，具有美好視覺效果的珍貴木材供不應求。為解決日益突出的木材需求與發展的矛盾，我國大力栽培人工林速生材。速生材具有適應性強、材色淺、材質輕、便於加工等優點，但由於生長周期較短，也有材質疏松，強度、密度低，結構穩定性、耐腐性、耐燃性差，顏色單一等缺點，主要用於對性能要求低的人造板、農村家具房屋以及造紙工業等低附加值產品。在當前我國不斷減少的大徑級優質家具用材供給和日益增長的對豐富多彩的家具、木地板、工藝品等高檔木材的需求之間矛盾加劇的環境下，如何改良速生材的材性，把低級木材加工成高級木材，增加其附加值，已成為彌補我國珍稀樹種產量不足，甚至在眾多領域替代珍稀樹材的重要手段。
木材染色是染料與木材發生化學或物理結合，使木材具有一定堅牢色澤的加工過程，是提高木材表面質量，改善木材視覺特性和提高木材附加值的重要手段。它能夠在不改變木材材性的基礎上，通過染料給予色澤單調的人工林木材以名貴樹種的顏色，增加木材本身的價值。我國常規的木材染色采取酸性染料染色，存在上染率低、色牢度差、材料損耗過多、開裂嚴重等問題，且僅適用於薄木或單板染色。對於尺寸較大、較厚的實木染色存在勻染性差、透染不夠、色牢度低等染色效果差和染料利用率低的問題，使得高檔家具所需的染色木方或木板仍然依靠進口。活性染料的活性基團能與木材纖維發生化學反應，形成共價鍵，具有染色深度大、色牢度和耐光性好的顯著優點，因此具有高色牢度和耐光性的木材活性染料高效染色技術為速生材資源的高質化利用開辟了一條嶄新的道路，同時拓寬了活性染料的應用領域。
長期以來，關於木材活性染料染色技術的理論和方法都散見於各種書刊中，很不系統。本書在綜合總結“十三五”國家重點研發項目“木材材質改良的物理與化學基礎”、國家林業公益性行業專項“木材活性染料染色技術研究與示範”、湖南省教育廳重點項目“木材表面有機-無機超疏水塗層的構筑及界面分級結構調控機理研究”等研究成果的基礎上，參閱國內外大量木材活性染料染色技術文獻，系統闡述了木材染色技術的研究進展、木材染色用活性染料數據庫的構建、木材染色前預處理技術、木材活性染料染色技術、活性染料在木材內的上染途徑和染色機理、染色木材防變色技術、木材染色廢水處理技術。
在本書成果的工業化應用過程中，仁化縣奧達膠合板有限公司、湖南棟梁木業有限公司給予了場地和技術支持，在此一並表示感謝！
喻勝飛 羅武生 劉元
2021年7月於中南林業科技大學
木材是世界四大原材料之一，也是唯一可再生的原材料，由於其具有獨特優良的特性，以及可再生、環境友好型等優點，被廣泛應用於建築、室內裝修及家具製造中。隨著我國建築、裝修及家具產業的迅速發展以及我國“天然林資源保護工程”的實施，具有美好視覺效果的珍貴木材供不應求。為解決日益突出的木材需求與發展的矛盾，我國大力栽培人工林速生材。速生材具有適應性強、材色淺、材質輕、便於加工等優點，但由於生長周期較短，也有材質疏松，強度、密度低，結構穩定性、耐腐性、耐燃性差，顏色單一等缺點，主要用於對性能要求低的人造板、農村家具房屋以及造紙工業等低附加值產品。在當前我國不斷減少的大徑級優質家具用材供給和日益增長的對豐富多彩的家具、木地板、工藝品等高檔木材的需求之間矛盾加劇的環境下，如何改良速生材的材性，把低級木材加工成高級木材，增加其附加值，已成為彌補我國珍稀樹種產量不足，甚至在眾多領域替代珍稀樹材的重要手段。
木材染色是染料與木材發生化學或物理結合，使木材具有一定堅牢色澤的加工過程，是提高木材表面質量，改善木材視覺特性和提高木材附加值的重要手段。它能夠在不改變木材材性的基礎上，通過染料給予色澤單調的人工林木材以名貴樹種的顏色，增加木材本身的價值。我國常規的木材染色采取酸性染料染色，存在上染率低、色牢度差、材料損耗過多、開裂嚴重等問題，且僅適用於薄木或單板染色。對於尺寸較大、較厚的實木染色存在勻染性差、透染不夠、色牢度低等染色效果差和染料利用率低的問題，使得高檔家具所需的染色木方或木板仍然依靠進口。活性染料的活性基團能與木材纖維發生化學反應，形成共價鍵，具有染色深度大、色牢度和耐光性好的顯著優點，因此具有高色牢度和耐光性的木材活性染料高效染色技術為速生材資源的高質化利用開辟了一條嶄新的道路，同時拓寬了活性染料的應用領域。
長期以來，關於木材活性染料染色技術的理論和方法都散見於各種書刊中，很不系統。本書在綜合總結“十三五”國家重點研發項目“木材材質改良的物理與化學基礎”、國家林業公益性行業專項“木材活性染料染色技術研究與示範”、湖南省教育廳重點項目“木材表面有機-無機超疏水塗層的構筑及界面分級結構調控機理研究”等研究成果的基礎上，參閱國內外大量木材活性染料染色技術文獻，系統闡述了木材染色技術的研究進展、木材染色用活性染料數據庫的構建、木材染色前預處理技術、木材活性染料染色技術、活性染料在木材內的上染途徑和染色機理、染色木材防變色技術、木材染色廢水處理技術。
在本書成果的工業化應用過程中，仁化縣奧達膠合板有限公司、湖南棟梁木業有限公司給予了場地和技術支持，在此一並表示感謝！
喻勝飛 羅武生 劉元
2021年7月於中南林業科技大學
目次
第1章木材染色技術的研究進展1
1.1木材染色用染料2
1.2活性染料的結構、分類和染色性能3
1.2.1活性染料的結構3
1.2.2活性染料的分類及應用5
1.2.3活性染料的染色性能參數6
1.3木材的結構和特點7
1.3.1木材的特點7
1.3.2木材的化學結構8
1.3.3木材的構造10
1.3.4木材細胞的層級結構11
1.4木材染色技術的研究進展13
1.4.1木材染色方法和工藝的研究進展13
1.4.2木材染色理論的研究進展14
1.5活性染料在木材中染色效果的影響因素19
1.5.1木材微觀結構的影響19
1.5.2活性染料性質的影響22
1.5.3染色工藝的影響23
1.6木材滲透性改善方法的研究進展24
1.6.1物理法24
1.6.2化學法29
1.6.3生物法33
1.6.4聯合方法34
1.7活性染料在木材中染色效果的評價方法35
參考文獻35
第2章木材染色用活性染料數據庫的構建40
2.1構建活性染料數據庫40
2.1.1活性染料結構和UV-Vis吸收光譜41
2.1.2活性染料上染楊木單板的染色特性參數47
2.1.3活性染料上染楊木的上染速率和固色速率曲線53
2.1.4活性染料在木材中的應用特性55
2.2活性染料混合拼染對木材勻染性的影響56
參考文獻57
第3章木材染色前預處理技術58
3.1物理預處理方法對木材染色效果的影響58
3.1.1水蒸氣爆破預處理技術59
3.1.2超臨界流體預處理技術63
3.1.3微波預處理技術68
3.2NaOH化學預處理木材技術82
3.2.1實驗方法83
3.2.2NaOH預處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響84
3.2.3NaOH預處理木材的優化工藝90
3.2.4NaOH預處理改善木材滲透性的機理94
3.2.5表面活性劑在NaOH預處理木材技術中的應用101
3.2.6乙醇在NaOH預處理木材技術中的應用106
3.3H2O2漂白處理技術107
3.3.1H2O2漂白處理木材的方法107
3.3.2H2O2漂白處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響108
3.3.3H2O2漂白處理木材的優化工藝109
3.3.4H2O2漂白處理改善木材滲透性的機理113
3.4果膠酶生物預處理技術119
3.4.1果膠酶預處理木材的方法120
3.4.2果膠酶預處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響120
3.4.3果膠酶預處理木材的優化工藝122
3.4.4果膠酶預處理改善木材滲透性的機理127
3.5聯合處理技術133
3.5.1NaOH、H2O2和果膠酶預處理技術對楊木染色效果的對比分析133
3.5.2NaOH預處理和H2O2漂白處理的聯合處理技術對楊木染色效果的影響134
參考文獻135
第4章木材活性染料染色技術137
4.1國內外木材染色技術的研究現狀137
4.2木材常壓染色技術139
4.2.1木材常壓染色工藝流程139
4.2.2染色材性能測試方法140
4.2.3木材常壓染色優化工藝141
4.2.4表面活性劑在木材常壓染色技術中的應用146
4.3溶膠-凝膠技術在木材固色中的應用153
4.3.1酸性硅溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用155
4.3.2堿性硅溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用157
4.3.3堿性硅溶膠固色劑對染色木材的固色原理171
4.3.4堿性鈦溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用171
4.3.5堿性鈦溶膠固色劑對染色木材的固色原理183
4.4木材深度染色技術185
4.4.1木材深度染色的方法187
4.4.2深度染色木材性能測試方法188
4.4.3木材深度染色的優化工藝189
4.4.4木材深度染色原理191
4.5活性染料季銨化改性實現木材無鹽染色193
4.5.1活性紅M-3BE染料的季銨化改性方法195
4.5.2季銨化活性紅M-3BE染料在木材中的染色方法195
4.5.3季銨化活性紅M-3BE染料的合成原理及染色原理195
4.5.4季銨化活性紅M-3BE染料的制備工藝優化197
4.6木材活性染料的乙醇-水溶劑染色技術198
4.6.1木材纖維溶劑染色原理199
4.6.2木材活性染料的乙醇-水溶劑染色方法200
4.6.3木材活性染料的乙醇-水溶劑染色工藝優化200
4.6.4木材活性染料的乙醇-水溶劑染色效果203
參考文獻204
第5章活性染料在木材內的上染途徑和染色機理207
5.1楊木染色前後的結構變化208
5.1.1微觀結構變化208
5.1.2晶體結構變化209
5.2活性染料上染木材纖維的動力學行為209
5.2.1活性染料在木材內的上染速率曲線測量方法211
5.2.2活性紅M-3BE染料的標準工作曲線211
5.2.3活性染料在木材內的上染途徑和上染速率曲線212
5.2.4活性染料上染木材的擴散系數213
5.3活性染料上染木材纖維的熱力學行為216
5.3.1活性染料在木材內的吸附等溫線217
5.3.2活性染料上染木材的熱力學參數218
5.4活性染料與木材纖維的反應機理220
5.4.1木材中纖維素、半纖維素和木質素的分離提純220
5.4.2木材中纖維素、半纖維素和木質素的染色方法221
5.4.3FTIR分析221
5.4.4熱重分析224
5.4.5活性染料上染木材的固著機理224
參考文獻226
第6章染色木材防變色技術227
6.1染色木材光變色的機理227
6.1.1染色木材發色的機理227
6.1.2染色木材光變色的機理及影響因素228
6.2染色木材光變色的防治232
6.2.1有機塗料塗膜232
6.2.2高效紫外光吸收劑232
6.2.3無機疏水塗層233
6.3環保型木器漆塗刷染色木材的防變色技術234
6.3.1實驗方法234
6.3.2結果分析235
6.4紫外光吸收劑對染色木材防光變色的影響237
6.4.1納米TiO2用量的影響237
6.4.2水楊酸苯酯及用量的影響237
6.5水性PU乳液的合成及塗飾防變色技術240
6.5.1水性PU乳液制備方法240
6.5.2水性PU乳液塗飾染色木材的方法240
6.5.3水性PU乳液及塗膜染色木材性能的測試方法240
6.5.4水性PU乳液的合成原理241
6.5.5水性PU乳液質量影響因素及應用性能242
6.5.6染色木材被水性PU乳液塗飾前後的性能比較246
參考文獻247
第7章木材染色廢水處理技術250
7.1染料廢水處理技術研究現狀251
7.1.1物理處理法251
7.1.2化學處理法252
7.1.3聯合處理方法253
7.2FA/CS復合吸附劑的制備及對木材染色廢水的吸附處理254
7.2.1實驗方法254
7.2.2制備工藝對廢水處理效果的影響255
7.2.3表征分析258
7.2.4吸附工藝對廢水處理效果的影響260
7.2.5吸附熱力學262
7.2.6吸附動力學264
7.3Fenton氧化處理木材染色廢水的處理技術265
7.3.1Fenton氧化機理266
7.3.2實驗方法266
7.3.3處理工藝對廢水處理效果的影響267
7.4熱活化Na2S2O8氧化處理木材染色廢水的處理技術271
7.4.1實驗方法271
7.4.2處理工藝對廢水處理效果的影響272
7.4.3響應曲面優化275
7.5熱活化Na2S2O8降解木材染色廢水的機理282
7.5.1FTIR分析283
7.5.2Raman譜圖分析284
7.5.3UV-Vis分析285
7.5.4HPLC分析286
7.5.5動力學分析287
7.6FA活化Na2S2O8協同降解染料廢水的處理技術289
7.6.1實驗方法290
7.6.2處理工藝對廢水處理效果的影響290
參考文獻294
1.1木材染色用染料2
1.2活性染料的結構、分類和染色性能3
1.2.1活性染料的結構3
1.2.2活性染料的分類及應用5
1.2.3活性染料的染色性能參數6
1.3木材的結構和特點7
1.3.1木材的特點7
1.3.2木材的化學結構8
1.3.3木材的構造10
1.3.4木材細胞的層級結構11
1.4木材染色技術的研究進展13
1.4.1木材染色方法和工藝的研究進展13
1.4.2木材染色理論的研究進展14
1.5活性染料在木材中染色效果的影響因素19
1.5.1木材微觀結構的影響19
1.5.2活性染料性質的影響22
1.5.3染色工藝的影響23
1.6木材滲透性改善方法的研究進展24
1.6.1物理法24
1.6.2化學法29
1.6.3生物法33
1.6.4聯合方法34
1.7活性染料在木材中染色效果的評價方法35
參考文獻35
第2章木材染色用活性染料數據庫的構建40
2.1構建活性染料數據庫40
2.1.1活性染料結構和UV-Vis吸收光譜41
2.1.2活性染料上染楊木單板的染色特性參數47
2.1.3活性染料上染楊木的上染速率和固色速率曲線53
2.1.4活性染料在木材中的應用特性55
2.2活性染料混合拼染對木材勻染性的影響56
參考文獻57
第3章木材染色前預處理技術58
3.1物理預處理方法對木材染色效果的影響58
3.1.1水蒸氣爆破預處理技術59
3.1.2超臨界流體預處理技術63
3.1.3微波預處理技術68
3.2NaOH化學預處理木材技術82
3.2.1實驗方法83
3.2.2NaOH預處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響84
3.2.3NaOH預處理木材的優化工藝90
3.2.4NaOH預處理改善木材滲透性的機理94
3.2.5表面活性劑在NaOH預處理木材技術中的應用101
3.2.6乙醇在NaOH預處理木材技術中的應用106
3.3H2O2漂白處理技術107
3.3.1H2O2漂白處理木材的方法107
3.3.2H2O2漂白處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響108
3.3.3H2O2漂白處理木材的優化工藝109
3.3.4H2O2漂白處理改善木材滲透性的機理113
3.4果膠酶生物預處理技術119
3.4.1果膠酶預處理木材的方法120
3.4.2果膠酶預處理工藝參數對活性染料在楊木中滲透性的影響120
3.4.3果膠酶預處理木材的優化工藝122
3.4.4果膠酶預處理改善木材滲透性的機理127
3.5聯合處理技術133
3.5.1NaOH、H2O2和果膠酶預處理技術對楊木染色效果的對比分析133
3.5.2NaOH預處理和H2O2漂白處理的聯合處理技術對楊木染色效果的影響134
參考文獻135
第4章木材活性染料染色技術137
4.1國內外木材染色技術的研究現狀137
4.2木材常壓染色技術139
4.2.1木材常壓染色工藝流程139
4.2.2染色材性能測試方法140
4.2.3木材常壓染色優化工藝141
4.2.4表面活性劑在木材常壓染色技術中的應用146
4.3溶膠-凝膠技術在木材固色中的應用153
4.3.1酸性硅溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用155
4.3.2堿性硅溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用157
4.3.3堿性硅溶膠固色劑對染色木材的固色原理171
4.3.4堿性鈦溶膠固色劑的合成及在木材染色中的應用171
4.3.5堿性鈦溶膠固色劑對染色木材的固色原理183
4.4木材深度染色技術185
4.4.1木材深度染色的方法187
4.4.2深度染色木材性能測試方法188
4.4.3木材深度染色的優化工藝189
4.4.4木材深度染色原理191
4.5活性染料季銨化改性實現木材無鹽染色193
4.5.1活性紅M-3BE染料的季銨化改性方法195
4.5.2季銨化活性紅M-3BE染料在木材中的染色方法195
4.5.3季銨化活性紅M-3BE染料的合成原理及染色原理195
4.5.4季銨化活性紅M-3BE染料的制備工藝優化197
4.6木材活性染料的乙醇-水溶劑染色技術198
4.6.1木材纖維溶劑染色原理199
4.6.2木材活性染料的乙醇-水溶劑染色方法200
4.6.3木材活性染料的乙醇-水溶劑染色工藝優化200
4.6.4木材活性染料的乙醇-水溶劑染色效果203
參考文獻204
第5章活性染料在木材內的上染途徑和染色機理207
5.1楊木染色前後的結構變化208
5.1.1微觀結構變化208
5.1.2晶體結構變化209
5.2活性染料上染木材纖維的動力學行為209
5.2.1活性染料在木材內的上染速率曲線測量方法211
5.2.2活性紅M-3BE染料的標準工作曲線211
5.2.3活性染料在木材內的上染途徑和上染速率曲線212
5.2.4活性染料上染木材的擴散系數213
5.3活性染料上染木材纖維的熱力學行為216
5.3.1活性染料在木材內的吸附等溫線217
5.3.2活性染料上染木材的熱力學參數218
5.4活性染料與木材纖維的反應機理220
5.4.1木材中纖維素、半纖維素和木質素的分離提純220
5.4.2木材中纖維素、半纖維素和木質素的染色方法221
5.4.3FTIR分析221
5.4.4熱重分析224
5.4.5活性染料上染木材的固著機理224
參考文獻226
第6章染色木材防變色技術227
6.1染色木材光變色的機理227
6.1.1染色木材發色的機理227
6.1.2染色木材光變色的機理及影響因素228
6.2染色木材光變色的防治232
6.2.1有機塗料塗膜232
6.2.2高效紫外光吸收劑232
6.2.3無機疏水塗層233
6.3環保型木器漆塗刷染色木材的防變色技術234
6.3.1實驗方法234
6.3.2結果分析235
6.4紫外光吸收劑對染色木材防光變色的影響237
6.4.1納米TiO2用量的影響237
6.4.2水楊酸苯酯及用量的影響237
6.5水性PU乳液的合成及塗飾防變色技術240
6.5.1水性PU乳液制備方法240
6.5.2水性PU乳液塗飾染色木材的方法240
6.5.3水性PU乳液及塗膜染色木材性能的測試方法240
6.5.4水性PU乳液的合成原理241
6.5.5水性PU乳液質量影響因素及應用性能242
6.5.6染色木材被水性PU乳液塗飾前後的性能比較246
參考文獻247
第7章木材染色廢水處理技術250
7.1染料廢水處理技術研究現狀251
7.1.1物理處理法251
7.1.2化學處理法252
7.1.3聯合處理方法253
7.2FA/CS復合吸附劑的制備及對木材染色廢水的吸附處理254
7.2.1實驗方法254
7.2.2制備工藝對廢水處理效果的影響255
7.2.3表征分析258
7.2.4吸附工藝對廢水處理效果的影響260
7.2.5吸附熱力學262
7.2.6吸附動力學264
7.3Fenton氧化處理木材染色廢水的處理技術265
7.3.1Fenton氧化機理266
7.3.2實驗方法266
7.3.3處理工藝對廢水處理效果的影響267
7.4熱活化Na2S2O8氧化處理木材染色廢水的處理技術271
7.4.1實驗方法271
7.4.2處理工藝對廢水處理效果的影響272
7.4.3響應曲面優化275
7.5熱活化Na2S2O8降解木材染色廢水的機理282
7.5.1FTIR分析283
7.5.2Raman譜圖分析284
7.5.3UV-Vis分析285
7.5.4HPLC分析286
7.5.5動力學分析287
7.6FA活化Na2S2O8協同降解染料廢水的處理技術289
7.6.1實驗方法290
7.6.2處理工藝對廢水處理效果的影響290
參考文獻294
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