重组竹是我国竹产业发展中的主要工业化产品之一,随着我国开展大规模的美丽中国以及生态文明建设,户外用重组竹已经成为最具发展潜力的优势领域之一。开展户外重组竹制造和应用技术的研究,对拓展重组竹应用范围、推动竹产业向高效和高附加值方向发展都具有重要理论意义及实用价值。重组竹户外应用时,太阳光、水分、氧气等环境因子加速了材料的老化,严重影响了重组竹物理、化学性能,限制了重组竹利用范围,缩短了重组竹使用寿命。针对重组竹户外应用时的缺陷,本文开展了户外重组竹的最适合密度和最佳热处理工艺选择研究,并结合已有的户外重组竹生产工艺,制备出高耐候性的户外重组竹;采用BTZ-1(有机紫外吸收剂,苯并三唑)、乙酸乙酯、成膜物质等物质于户外重组竹表面构建“紫外屏蔽系统”,制成耐光老化重组竹,并对其老化性能进行研究。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见光(UV-Vis)分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、热分析仪(TGA/DSC)、质谱仪(MS)等多种先进分析仪器,研究了密度对重组竹性能影响、热处理提高耐光老化性能机理以及耐光老化重组竹耐光老化性能。所获得的主要结论如下:(1)密度对户外重组竹物理力学性能和耐光老化性能有显著的影响。重组竹密度的增加提高了力学性能和光老化时色度、表面润湿性的稳定性,同时增加了相对粗糙度和降低了尺寸稳定性。高密度对重组竹物理化学性能有利有弊,综合考虑普通户外重组竹密度为1.1 g/cm3最适合。(2)“热处理对酶解木质素性能影响”研究揭示了热处理提高木竹材料耐光老化机理。木质素热解生成的物质对紫外线吸光度降低是重组竹热处理改善其耐光老化性能的主要原因,此研究结果可以用于户外重组竹热处理工艺的选择。随着热处理温度升高和处理时间延长,木质素失重率、色差呈现增大趋势,UV-Vis吸光度呈现降低的趋势。这表明,热处理时木质素发生了明显的热化学反应,木质素发色基团的增加导致木质素热处理后可见光吸光度及色差增加。FTIR和质谱分析结果证明了热处理时大分子木质素逐渐降解为小分子化合物的过程,高温热处理(220℃)形成的木质素小分子在户外应用时易受水、热等环境因素影响而流失,因此,户外重组竹热处理温度不适合太高,本研究认为户外重组竹热处理最适合温度为200℃左右,处理时间2-4 h。(3)采用BTZ-1、乙酸乙酯、无水酒精和成膜物质于基材表面构建了“紫外屏蔽系统”(耐光老化涂层),其具有良好的紫外光(UVA和UVB)屏蔽性(≥99%)和可见光透过率(≥90%)。光老化试验表明,该系统在保护基材的同时有效降低了系统本身的老化速度。通过建模可以预测不同BTZ-1浓度和涂饰量时涂层的吸光度,通过控制BTZ-1浓度和涂饰量可以调控紫外屏蔽系统的屏蔽效果;基于上述模型可以计算有效保护基材的BTZ-1临界载药量,其值为1.82±0.05 g/m~2。(4)将UV漆型“紫外屏蔽系统”应用于户外重组竹上制备得到耐光老化重组竹,其显著地提高了加速光老化时产品的色度、光泽度、表面润湿性等性能的稳定性,耐光老化重组竹光老化后色度、光泽度值仅为对照产品的52%、53%。衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR)结果表明,耐光老化重组竹光氧化程度较对照试样明显降低。