木材具有纹理美观、易加工等特性，被广泛应用于建筑、室内装饰、家具和园林景观等领域。随着户外家具等行业的快速发展，户外用材的需求量也呈现出跳跃式增长。但户外用材易受环境因素（太阳光辐射、湿度、温度、真菌等）的影响，特别是太阳光辐射会导致木材变色、降解，最终失去原有的机械性能，从而影响木制品的使用寿命[1]。因此，户外木制品往往对木材的材性要求较高，在兼顾力学性能的同时，还应使其具有良好的耐候性能。

1 木材光老化形式

木材光老化主要是指木材在经过紫外可见光辐射之后，其表层一定深度内发生光降解反应，从而导致木材颜色和物理力学性能发生改变的现象。从化学组成来看，木材主要由纤维素、半纤维素和木质素构成。纤维素是由4 种葡萄糖单体组成的高分子量线性聚合物，占木材成分的40%～50%，赋予木材力学性能；半纤维素是由几种糖单体组成的支链低分子量聚合物（如戊醛糖、半乳糖、葡糖糖和蔗糖等），占木材成分的25%～30%，赋予纤维弹性；木质素是以苯基丙烷为基本单元的生物多聚体，占木材的15%～30%，填充在管胞壁的微纤丝之间起粘合剂的作用[2]。虽然纤维素、半纤维素和木质素均为木材的主要组分，但木质素的紫外吸收度占木材总体的80%～95%，因此木材光降解过程主要发生于木质素。

短期内木材的光老化形式以色度变化为主。木质素主要为酚类结构，含有大量的共轭双键，使其具有良好的吸光特性。木质素中的芳香基和酚基在吸收紫外线能量以后会发生降解，产生大量中间产物苯氧自由基。苯氧自由基具有极强的活泼性，在氧和水的作用下可诱发木质素中愈创木基的脱甲基过程生成醌类物质,其色变原理如图1 所示[3-4]。醌类物质主要为对醌结构和邻醌结构，由于其已不满足休克尔规则不具备芳香性，导致对光波的吸收减少,因而显现一定颜色，其中对醌结构显黄色，领醌结构显红色，这也解释了木材经光辐射后色度坐标向黄-红区域移动。此外，光降解导致木质素共轭羰基的减少和非共轭羰基的增加也是木材色变的一个原因。由于边材和心材木质素含量差异，随着光辐射时间延长两者之间会出现较大的色差，且这种现象在硬木木材中表现更为明显[5]。

图1 苯氧自由基与醌类物质的形成过程[4]Fig.1 α-Quinone and β-quinone forming from initial phenoxy radial[4]

长期处于室外环境的木材，其光老化形式则以力学性能变化为主。由于光辐射的持续照射，木材中的木质素不断发生解聚反应生成水、不凝气、酸、醛等易流失产物。随着木质素不断解聚、流失，其对纤维素和半纤维素的包裹作用逐渐丧失，木材的粘弹性质也发生变化，导致力学性能不断降低，结构松散，最后分层、剥落。晚材的水分含量较早材少，且木质部细胞直径小、细胞壁大，木质素含量较多，因此晚材比早材更容易发生机械分解[6]。

波长较短的可见光也会引起木质素的光降解，当辐射光波长达到450 nm时，木材的性质也会发生变化，其老化结果与紫外光老化结果相同，只是反应速度较慢[7]。Li[8]等通过研究木材的吸收、反射光谱发现，木质素在紫外可见区域具有相对较强吸收性，同时在波长较短的可见光区域也有部分吸收，这不仅解释了木材在紫外光下的降解，也表明木质素在波长较短的可见光区域也会发生降解。木材除了木质素外还有一些次要成分(如木材抽提物和无机灰分)可以吸收全部可见光波，尽管这些成分在木材中的含量占比较少，但在木材的老化中发挥了一定作用[9-11]。

2 木材耐光老化处理技术

木材的光降解会对木材的力学性能和外观形貌产生较大程度的影响,因此木材耐光老化研究已成为户外家具领域的研究重点。按照耐光老化处理方式的不同可以分为涂饰处理和改性处理两大类，涂饰处理主要包含不透明涂层、透明涂层，表面添加剂涂层，木蜡油等；改性处理包含化学改性和热处理等。

2.1 涂饰处理

1）不透明涂层

为延长木材的使用寿命，通常会对木材基材涂以各种兼具装饰性和保护性的涂层。最常用的方式就是采用油漆等不透明的有色涂料来屏蔽光辐射，但木材的自然纹理和本色会被隐藏在涂层之下，且这类涂层往往含有大量苯、甲苯、游离苯二异氰酸酯（TDI）等对人体有害的物质，为响应“十三五”五大发展理念中绿色发展要求，此类方法已逐渐被其他方法所替代。

2）透明涂层

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