尽管金属和塑料等竞争性材料的使用越来越多，但木材仍然是建筑和装饰用途中非常受欢迎的材料，包括家具、拼花、木制品、细木工、覆层和甲板。为了确保长寿命，木材基材通常涂有各种装饰和保护饰面，如油漆、透明污渍和穿透饰面或成膜透明清漆。透明系统使木材的自然特征(包括颜色、纹理和纹理)保持可见，这引起了人们的兴趣，对它们的需求一直在增加。然而，到目前为止，这种透明系统在户外应用中的长期不稳定性严重阻碍了它们的推广。这种不稳定性的主要原因是面漆的紫外光透明度和某些木材成分(特别是木质素)对紫外光降解的极度敏感性。即使在室内漫射光条件下，由于木质素光氧化，天然浅色的木材也会随着时间的推移而变黄变暗。

防紫外线

在室内和室外应用中，当紫外线屏蔽器过滤掉阳光中有害的紫外线成分时，光对木材表面的损伤就会大大减少。作为典型的室内透明涂料，有机紫外线吸收剂的浓度为1-3%(按粘结剂计算)，取决于涂层厚度，可大大减少发黄。对于外部应用，透明清漆和透明色素渍通常需要1-5%的紫外线吸收剂(UVA)或1-3%的UVA/HALS混合物来获得所需的持久保护(树脂固体百分比)。

改进的光

新型木材保护添加剂的研制取得了进展。基于高消光和红移吸收发色团(移向更长的UV波长)的实验UVA显示出比目前使用的苯并三唑UVA更好的木材防色性能。在HALS方面，已经确定了一种发展化合物，在应用含uva的表面处理之前，通过简单的基材预处理，为天然浅色木材提供出色的颜色稳定性。

这种新型HALS化合物是天然木材基材持久护色发展的里程碑。它是第一种完全抑制木质素光氧化的添加剂，并通过简单的水溶液预处理作为有效的色稳剂。然而，只有在HALS与UVA结合使用时，才能实现对木材表面变黄和光降解的持久保护。后者或应用于预处理本身，或优选于随后应用的面漆。

使用新的光保护概念，可以获得以前未达到的木材颜色稳定性和提高涂层耐久性。典型的室内和室外木材涂料应用说明了在预处理和面漆中使用适当类型和数量的稳定剂的好处。

紫外线吸收剂和UVA/HALS混合物对木材的光保护

防止木材变黄变暗的第一种方法是防止其敏感成分吸收紫外线辐射。实现这一目标的最简单方法是在透明饰面中使用UV，在有害的紫外线辐射到达基材之前将其切断。与填充物和微细化颜料相比，有机uv不会降低涂层的透明度，也不会影响木纹和纹理的可见性，因为它们在一定程度上掩盖了木材的自然特性。HALS用于面漆以增强粘结剂的抗光氧化性。图1显示了一些商用UVA和HALS产品的结构。

图2为各种有机筛分剂的吸光度谱图。与二苯甲酮型chim选型81相比，光谱漂移显示，苯并三唑型Tinuvin 99和UVA-3因其更宽的吸光度范围而最适合用于确保木材表面的有效保护。基于新型发色团的实验型CGL 210 MPA可提供比Tinuvin 99和UVA-3更强的吸光度，特别是在UV-A (320-400 nm)范围内。

木材降解和颜色变化的评估
样品和衬底制备

为了避免基材变化的影响并正确评估添加剂性能，在单板或面板的相邻部分应用预处理和面漆。标准的涂层方法包括一次水预处理，然后再涂两层面漆。薄膜总厚度取决于基材孔隙率、涂层类型和最终用途。

接触条件

加速风化试验是用配备喷嘴和a -340荧光灯管的QUV设备进行的。曝光周期:60度紫外光照射5小时(黑色面板)，室温喷雾1小时。紫外线照射测试是用A-340管在干燥条件下或过滤氙光源进行的。

颜色变化测量和退化评估

麦克白色眼1500 Plus分光光度计用于颜色变化测量。对于每个涂层部分，结果报告为紫外线照射引起的DE变化。涂层降解是通过光泽度的变化和开裂和剥落的简单视觉评估来监测的。

木材光防护与UVA/HALS面漆

图3显示了在室内枫木家具应用中使用UVA保护木材颜色的典型示例。结果总结为每个样品曝光和初始颜色水平之间的DE变化。DE的变化表明，DE的3个组分，亮度L*，红化a*和黄化b*的变化总体上有较强的增加。面板老化引起的变化通常是亮度L*的大幅下降(变暗)和红化a*的增加，特别是黄化b*。

在Xenotest 150设备中，用醇酸/氨基树脂基酸固化家具涂层涂覆的枫木基材的颜色变化显示为长达960小时的曝光时间的函数。

DE的增加在前240小时内非常迅速(达到最终颜色增量的一半)，随后趋于平稳。uav的使用大大降低了初始变黄的速度，并限制了其最终范围。在干树脂含量为2%的Tinuvin 99浓度下，最终DE变化降低到非紫外线保护涂层值的三分之一。

图4显示了三种不同的不含HALS的uva的评估结果，在户外级，长油，醇酸清漆上的松树。经过3600小时的QUV加速暴露(喷雾循环)，一些区域的涂层和木材表面都出现了完全降解，而其他区域的情况则从较差到良好。所有三种UVA的性能评估明显取决于UVA浓度。1% CGL 210 MPA和2% Tinuvin 99可获得良好的保护，但至少需要4-5% Chimassorb 81!由于不到4%，二苯甲酮chim选型81提供的保护是完全不够的。实验红移吸收剂CGL 210 MPA表现良好，与标准Tinuvin 99一样有效，只需一半的浓度。该系统的室外暴露测试正在进行中。经过近18个月的暴露，所有面漆部分仍然处于良好状态;唯一的区别是木材基材的颜色，未稳定的部分和低浓度Chimassorb 81处理的部分显示出更强的变暗。

图5显示了在悉尼户外暴露30个月的结果(朝北45度，开架暴露)，在松木板上涂上类似的长油醇酸清漆。结果表明，Chimassorb 81、Tinuvin 99和UVA-3(红移苯并三唑)均在浓度为3%时对树脂固体有明显的抑制作用。在单独使用UVA的所有截面上都观察到裂纹的形成。然而，虽然Chimassorb 81的保护不足以避免严重的开裂和脱落，即使在两年后，Tinuvin 99提供了更好的抗UVA-3处理，几乎可以防止任何裂缝的形成。Tinuvin 99和Tinuvin 123在1.5%的浓度下的组合获得了最佳性能，完全没有开裂，确保了非常高的保光度，并提供了出色的颜色保护。

提高光防护效果

用商业HALS稳定木质素的尝试未能显著改善木材的保色性。通过一系列实验添加剂的测试，以期获得更好的保护效果。一种新的衍生物，CGL 1198，在几种类型的木材上给出了相当好的结果。在木材浸渍底漆处理中使用这种新添加剂，随后涂上含uva的表面处理，获得了最佳性能。底漆的处理在稳定性和木材类型方面有局限性。然而，当使用UVA过滤紫外线时，无论是通过外部作用(在顶清漆中使用UVA)还是通过内部作用(在底漆中与新添加剂结合使用)，保护效果都是持久的。在后一种情况下，保护效果的持久性似乎取决于涂层厚度或紫外线不透明度。

松树上的长油醇酸清漆示例(室内家具应用)

图6和7显示了在干燥的UV a -340光源下曝光1500小时后，不同稳定的涂层部分的颜色变化。当涂层完全不稳定时，观察到非常迅速的初始变黄(仅200小时后DE变化为20个单位)，主要反映了木质基材的改性。在面漆中使用2% CGL 210 MPA的粘结固体，且不进行预处理，在初始暴露期间变色率显著降低，最终变黄程度显著降低。通过将2% CGL 1198水溶液基材预处理与CGL 210 MPA稳定面漆相结合，可以几乎完全保持面板的颜色。新型HALS稳定剂显然是基材整体长期防色的最大贡献元素。

水性丙烯酸树脂的例子
松木分散涂料(外涂)

图8所示的涂层体系包括一层底漆，稀释丙烯酸分散体与Tinuvin 292或CGL 1198，然后是两层未稀释分散体作为面漆。经过2400小时的QUV暴露后，第0节所示的非稳定系统完全降解。在面漆第1-5段使用3% Tinuvin 99/Tinuvin 292粘合剂固体，涂层保持良好状态。各区段之间基材颜色的差异是由于底漆处理中使用的HALS的类型和浓度的影响。CGL 1198给基片最高的颜色稳定性，相比之下，Tinuvin 292的效果非常轻微。

结论

光稳定剂有效地解决了木色保护问题，提高了木器涂料的耐久性。在室内应用中，随着uv吸收特性向较长的波长(红移吸收)偏移，uv对衬底护色的影响也会增加。为满足这些要求而设计的实验性UVA显示出优于标准产品的性能。此外，还开发了一种实验性的HALS衍生物，在浸渍处理中使用后涂覆含uva的饰面时，可以显著改善木材的颜色稳定性。这两种添加剂对各种天然遮光木材都有很好的保护效果。

对于外部应用，标准uva和HALS组合的组合效果可以在溶剂型醇酸透明清漆中看到。这种共混物明显为涂层和基材提供了比单独的UVA更好的保护。在面漆中与传统HALS结合使用的新型红移UVA，以及底漆中的新型HALS衍生物，预计将提供进一步的显著性能改进，特别是在透明和轻微着色的系统中。采用新概念的加速风化暴露试验结果令人满意。溶剂和水性系统的室外暴露试验正在进行中。

有关颜色稳定的更多信息，请联系Daniel Rogez, Ciba特种化学品公司，涂料效果，Klybeckstrasse 141，商业线涂料，CH-4002，瑞士巴塞尔;电话+41 61 636 23 65;传真+41 61 636 27 30;电子邮件daniel.rogez@cibasc.com;或者圈63号。

参考书目

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