木材变色的类型

木材变色的类型

1.光化学降解

在引起木材退色、变色的诸多因素中，紫外光与可见光的照射是最主要的，置于日光下的木材，其表面会迅速发生化学降解作用，而使木材表面颜色发生变化。

影响光变色的因素

A温度：提高温度可使化学反应加速。因此，提高温度可使光降解和氧化反应加速。

B水分：一般水作为一种极性溶剂，浸透到木材细胞壁并使其膨胀，加大分子间距离，以利于光透入，

从而产生更多的自由基。当木材含水率由0增加到3.2%时,ESR强度增加;在含水率为6.3%时,自由基浓度达到峰值，

含水率再增加时,自由基浓度有所下降。主要原因是，木材中存在过量的水分子可与自由基形成自由基－水络和物，

降低了自由基浓度。

C树种：一般木材的容量越大，其侵蚀率越低。此外，氧、金属离子(尤其是铁离子)、燃料等也可以促进自由基的形成。

2．化学试剂引起的变色

（1）化学试剂导致变色的特点。化学试剂导致木材表面颜色变化是木材

颜色变化中重要的一类。

特点：①反应快，木材在短时间内变色；②大多出现在加工过程中，或

加工结束后；③受反应条件，如温度、时间和PH等的影响；④反应多发生

在心材。

化学试剂：导致木材表面颜色变化的化学试剂主要有：①过渡金属（如

铁离子等）和氧化剂（如KmnO4等）；②酸、碱或其他加工过程中的化学助剂。

变色的化学组分：木材中产生颜色变化的主要化学组分是：单宁类、黄

酮类以及木质素和酚类化合物。

(2）化学试剂变色的机理。

木材的抽提物是导致木材变色的重要因素。

目前，有关的研究虽较多，但对单一发色化合物的结构、变色机理及对全部树种变色的影响的研究还较少。

①单宁类。单宁类由水解类单宁和凝缩类单宁组成。水解类单宁通常是

没食子酸及其二聚体（双没食子酸或续花酸）与单糖形成的酯类化合物。这类单宁能被酸和酶水解。凝缩类单宁是儿茶素（黄烷-3-醇）衍生物的缩合物，此类单宁不易被酸和酶水解，在稀酸中加热时产生高分子无定形物

红粉。

单宁的性质：一是具有较强的极性，易溶于热水、乙醇、丙酮和乙酸乙酯；二是能与重金属盐（如醋酸铅、醋酸铜）和碱土金属氢氧化物［如

Ca（OH）。〕溶液形成沉淀；三是与过渡金属形成络合物显色，如与FeCl3反应，生成黑或绿色沉淀；四是强还原剂，易在空气中氧化，尤其在酶作用下，形成发色化合物。

2.黄酮类和木质素以及酚类。黄酮类、木质素和酚类是导致木材显色和

变色的主要化学成分。这些化合物具有较强还原能力，易被氧化剂氧化，其氧化产物能使木材显色或颜色加深。同时，也易与过渡金属作用而显色。如

中野准三的研究证实：木质素等多酚类化合物的主要显色结构为三价铁的络合物、附型结构的邻苯配、对苯醒、附甲基化物，以及共轭的松柏醛和查耳酮结构。

单宁类、黄酮类以及其他酚类化合物大多存在于心材中。

（3）铁变色。这是由F4“离子与木材中的单宁、酚类、黄酮类以及木

质素发生化学反应引起木材变色，大多呈灰黑色。在这类变化中，过渡金属铁离子不仅易与多元酚形成金属络合物呈现颜色，而且在铁离子存在

下，多元酚更易被氧化，形成单宁铁、阜宁酸铁以及醌类化合物等。过渡金属铜离子也有类似的反应，生成单宁铜或单宁酸铜，使木材呈浅红色变

色。

引起这类木材变色的铁离子常来源于木材加工过程，如制材过程的

刀锯、人造板生产过程中的热压板，以及工业用水等，都能产生与木材作用的铁离子，使木材变色。但是一般木材的单宁含量较低（1％以下）。只有几种常作为拷胶原料的树种的木材单宁含量较高。一些树种木材的单宁含量如表3．2所示。

表3．2 一些种类的木材单宁的含量和结构类型

影响铁变色的因素：

①木材组分。影响铁变色的主要木材组分是单宁，单宁的含量影响木材

色差变化，但是黄酮类、木质素等也对变色过程有影响。

②铁的浓度。一般木材在铁离子浓度很低时（FeCl3浓度0．5x10-4％），就能产生变色。

③时间。铁引起变色所需的时间很短，一般 3 min即可变色；着温度升

高，时间就会加快。同时，木材含水率增加，变色加剧。

（4）酸变色。木材的酸变色是酸与木材中的单宁、黄酮类多酚类化合物

发生化学反应所致。经热水浸提过的木材，一般无酸变色反应，因而这一

类变色反应不是由木质素引起的。

酸变色的木材一般呈红色，随着pH值减小，色差值增大。当pH值为

2_5时，木材仅出现轻度变色，通常并不能为肉眼所察觉。此外，含有凝

缩类单宁较多的针叶树村，其变色程度较大，置于暗处的木材酸变色轻微，

光照下不仅加快变色速度，而且色差值增大。

（5）碱变色。碱变色是碱性化合物与木材中的少量组分单宁、黄酮类以

及其他酚类化合物反应所致。经热水抽提过的木材，碱变色的反应不明显。

但随pH值增大，颜色加深，并且呈不同颜色，大多呈棕色、红棕色。碱变色通常出现在木制品使用过程中，如木制品与碱性材料接触，在潮湿条件

下，可发生碱变色。若干木材树种对铁、酸、碱变色的状况列于表3．3。

3．微生物作用

危害木材的霉菌是属于子囊菌纲与不完全菌纲的真菌。木材上最常见的

有木霉菌、青霉菌、曲霉等。遭到霉菌侵害的木材，可见一片片的黑色和淡

绿色的霉斑。显微镜下观察霉菌对木材纤维结构的危害情形与变色菌相似。

危害木材的变色菌也是属于子羹菌纲与不完全菌纲的真菌。木材变色菌

的种类很多，有蓝变色菌、镰刀菌、葡萄抱菌、色串抱菌等。其中以长壳属

的真菌危害木材较多。

霉菌和变色菌与侵蚀木材的腐朽菌有所不同，它们寄生于边村的射线薄

壁细胞和轴向薄壁细胞中，它们以这些细胞中的营养物为养分而生存和繁

殖。、菌丝通过纹孔从一个细胞到另一个细胞。随着其菌丝向四周蔓延并向内

部侵人，木材表面或内部的颜色产生变化。由霉菌和变色菌引起的木材材色

变化主要发生在边材。变色菌引起木材的变色，因菌种与树种的不同，产生

的颜色也不同，所变化的颜色有蓝、青、黄、绿、红、灰、黑色等。如红松

的青变色、栎木的绿变色、由青霉菌引起的阔叶材的黄变色、由壳囊抱属引

起的松木褐变色等。常常可以用肉眼在木材的材身上或断面上看到比较明显

的是蓝变色和青变色（也称为青皮）。

木材变色菌的生长发育，要求木材的含水率在20％以上，还要有适当的温度、湿度、空气。变色菌生长发育的最适宜温度为23_35℃，在7℃

以下或40℃以上时就可以完全停止变色菌的发育。当温度在50_54℃时，

经过较长的时间，就能够杀死变色菌。，一

4．其他变色

（二）热变色。热变色通常出现于木材干燥过程中。木材的变色固树种和

干燥温度而异，它可以变黄、棕、红、灰等颜色，长期处于高温下的木材可

变成棕褐色。

木材的热变色主要是干燥过程中木材内的水分外移，部分水溶性的抽出