竹青层增强竹材耐候性的作用机制

摘要

【目的】圆竹与竹质复合材料已广泛用作户外建筑结构材，二者耐候性能差异的核心在于竹青层的存留与否。现有研究多聚焦于去青竹材，对竹青层在自然劣化中的真实作用与机制缺乏系统认知。本研究旨在探索竹青层在光老化、霉变和腐朽劣化过程中的作用及其机制。【方法】以去青和带青竹材为对象，在实验室模拟自然劣化环境，分别对两种竹材进行人工紫外加速光老化、霉变和腐朽处理。用色度仪、光泽度仪和接触角仪记录表面性能变化，并以扫描电镜和红外光谱表征微观形貌与化学结构，以解析竹青层在劣化过程中的真实作用及其机制。【结果】在光老化后，带青竹材的表面总色差和接触角较去青竹材分别减少了60.18%和51%。经苯-醇抽提后，去青竹材表面酸性增强，而带青竹材酸性略有下降。去青竹材表面开裂严重，细胞壁结构溃散，壁层间分离；带青竹材表面仅出现细小裂纹，劣化程度较轻。化学分析进一步证实，带青竹材表面的光降解程度较低，表明竹青层具有一定的耐光老化能力。在霉变与腐朽实验中，带青竹材的质量损失率分别为4.89%和16.39%，均低于去青竹材的6.33%和27.11%，表明竹青层还具有一定的抗微生物劣化性。【结论】研究表明竹青层对竹材的光老化、霉变和腐朽具有一定的防护作用。竹青层的蜡质层和硅质层作为物理屏障，能够削减紫外辐射和水分渗透，并可阻挡真菌孢子及菌丝侵入，从而隔离竹材内部细胞与外部劣化因子，进而提高竹材整体的耐候性。

关键词

竹青层 / 光老化 / 霉变 / 腐朽 / 耐候性

基金资助

国家自然科学基金面上基金项目（32471974）