2 木材涂層失效的影響因素及機(jī)制
2.1 木材涂層失效的影響因素
外界環(huán)境因素以及基材、涂層的內(nèi)部性質(zhì)共同決定著涂層的使用壽命。對(duì)于木質(zhì)基材而言，紫外線照射、水分、氧氣、溫度等都是影響其表面涂層失效的重要環(huán)境因素。氧氣存在時(shí)，紫外線會(huì)穿過透明的或半透明的涂料直接分解涂層下的木材，使得木材與涂層之間的結(jié)合力降低，一旦木材與涂層之間的界面被破壞，涂層就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)開裂并剝落；雨水或其他因素影響會(huì)導(dǎo)致木材的水分分布不均勻，引起木材干縮濕脹，并使涂層承受一定的應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致涂層開裂；水分的存在還會(huì)為微生物提供良好的生存環(huán)境，促進(jìn)微生物滋生，微生物則會(huì)利用涂層中的一些成分，導(dǎo)致或促進(jìn)涂層失效；溫度會(huì)對(duì)木材分解、微生物生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用。另外，酸和堿的作用、空氣污染、粉塵等也會(huì)也會(huì)加速有機(jī)涂層的的失效。實(shí)際應(yīng)用中這些環(huán)境因素會(huì)聯(lián)合作用，給涂層帶來更大的傷害。
除了上述外界環(huán)境因素的影響外，基材、涂層本身的性質(zhì)也會(huì)嚴(yán)重影響表面涂層的性能。木材中的木質(zhì)素是引起木材光降解的主要原因，許多研究已經(jīng)致力于對(duì)木材表面進(jìn)行脫木質(zhì)素或改性以提高木材表面的光穩(wěn)定性；木材的早晚材、心邊材密度不同，干縮濕脹存在差異，導(dǎo)致涂層產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而失效；木材的生長(zhǎng)輪寬度、密度、心材比率會(huì)影響木材對(duì)水分的吸收，導(dǎo)致木材的含水率分布不均勻；節(jié)子的存在會(huì)降低涂層與木材之間的結(jié)合力，節(jié)子中的樹脂溢出還會(huì)引起涂層的變色。木材表面的加工處理方法及不同表面粗糙度會(huì)對(duì)木材涂層附著力產(chǎn)生影響，繼而影響木材涂層的耐久性和時(shí)效行為。另外，涂料的選用也會(huì)影響涂層的失效，如不透明漆的性能均優(yōu)于清漆。
2.2 木材涂層失效機(jī)制
木材涂層失效的機(jī)制也比較復(fù)雜。木材雖然不會(huì)像金屬那樣會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，但由于其本身所具有的一些特性如干縮濕脹、易受菌蟲侵?jǐn)_及內(nèi)含物等決定了其涂層失效的復(fù)雜性和獨(dú)特性。因此，木材涂層失效是一個(gè)多種因素聯(lián)合作用的復(fù)雜過程。實(shí)木家具通常會(huì)涂飾清漆來襯托木材自身的花紋。另外，清漆顏色透明，干擾因素少，因此，對(duì)于木材表面清漆來說，失效機(jī)制主要被解釋為太陽光穿過透明清漆到達(dá)基材，使木材細(xì)胞壁發(fā)生分解，進(jìn)一步導(dǎo)致木材表層細(xì)胞之間產(chǎn)生分離，最終導(dǎo)致木材表面清漆失效。不透明或半透明的涂料由于顏色、種類、配方、功效等多方面的原因，各種涂料對(duì)木材的保護(hù)性能會(huì)有所不同，因此，失效機(jī)制有所差異。水溶性漆的脆性比溶劑型漆大，水溶性著色劑雖然滲透性差但在長(zhǎng)時(shí)間使用后膠結(jié)性能仍良好，而溶劑型著色劑在相同時(shí)間內(nèi)卻已經(jīng)發(fā)生失效，主要原因是著色劑在光的作用下發(fā)生分解，使界面受到影響，導(dǎo)致木材和涂層脆性增大，漆膜附著力喪失，最終使涂層脫離木材表面。不論是前面提到的清漆還是著色劑，光照都是引起涂層失效的主要因素，而從能量的角度來看，木材或涂層高分子材料在光照作用下發(fā)生分解主要取決于分子鏈所吸收波長(zhǎng)的能量和化學(xué)鍵的強(qiáng)度。高聚物分子結(jié)合的鍵能多數(shù)在250~420 kJ/mol，太陽光中的紫外線波長(zhǎng)短，300 nm的紫外線的光能量達(dá)399 kJ/mol，一般高于引起高分子鏈上各種化學(xué)鍵斷裂所需的能量，因此能夠破壞高分子聚合結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵，從而進(jìn)一步引起材料的氧化降解。
綜上所述，木材涂層失效的機(jī)制與木材基材（如樹種、紋理、早晚材、心邊材等特征）、涂料種類及特性以及外界環(huán)境條件（如紫外線輻照、溫度、濕度、微生物等）等諸多因素密切相關(guān)，因此，造成木材涂層失效的獨(dú)特性和復(fù)雜性。我國(guó)對(duì)木材涂層失效機(jī)制的研究甚少，因此，重視和加強(qiáng)木材涂層失效的研究特別是失效機(jī)制的研究具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。
