全 文 ：第 50 卷 第 2 期
2 0 1 4 年 2 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 2
Feb．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140218
收稿日期: 2013 － 03 － 08; 修回日期: 2013 － 10 － 27。
基金项目: 国家质量监督检验检疫总局公益性行业科研专项经费项目(2012104006)。
* 吕斌为通讯作者。
木材涂层失效研究综述*
杨 忠 张毛毛 刘亚娜 吕 斌 孙学东
(中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091)
摘 要: 木材表面的涂层在光照、水分和氧气作用下易发生分解，导致涂层失效，丧失其装饰和保护功能。判断
木材涂层是否失效，分析木材涂层失效的形式、程度、机制以及预防和早期检测木材涂层失效，已经成为木材与涂
料科学家们关注的热点。目前，国外已经有了较多关于木材涂层失效的研究，而我国对木材涂层失效形式、机制及
预防方面的研究甚少。本文重点对近几十年来国内外有关木材涂层失效的形式、机制及分析方法的研究进行了综
述，旨在为我国木材涂层失效的快速评估、有效预防与延缓以及户外木材专用涂料的研发和评价提供科学依据。
关键词: 木材; 涂饰; 涂层失效; 失效行为
中图分类号: S781. 72 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)02 － 0127 － 07
Review of Literature on the Failure of Wood Coating
Yang Zhong Zhang Maomao Liu Yana Lü Bin Sun Xuedong
(Research Institute of Wood Industry，CAF Beijing 100091)
Abstract: Wood coating can undergo degradation when exposed to the UV and visible light，moisture and oxidation
condition，and its decorative and protective function will be destroyed． Therefore，the issues about the failure time，form，
degree and mechanism，prevention and detection of wood coating failure have become the concerns of scientists in wood
and painting fields． Presently，plenty of researches on wood coating failure have been reported in abroad，but few
researches for wood coating failure forms，mechanisms and prevention were investigated in China． In order to provide
scientific directions for the rapid assessment and effective prevention of wood coating failure，as well as the development
and evaluation of coating in wood industry，the forms，mechanisms and assessment methods of wood coating failure in
recent decades were reviewed in this paper．
Key words: wood; coating; coating failure; failure behavior
木材是一种天然的多孔性生物质材料，容易发
生光降解、遭受微生物侵袭，当含水率变化时还会发
生干缩湿胀。因此，木材在机械加工完成后要进行
涂饰，以起到装饰和保护的作用( Pourmand et al．，
2011)。然而在实际应用过程中，木材表面的涂层
在预期的使用寿命之前由于受到内外因素的综合作
用，其化学和物理性质将发生变化，性能逐渐变差，
涂层老化，表面出现起泡 (Williams et al．，1997;
Prawoto et al．，2012; Santana et al．，2012; Westing et
al．，1994)、脱皮(Prestemon et al．，1994; Bull et al．，
2006)、开裂( Singh et al．，2003)及变色(Williams et
al．，1997; Chang et al．，1999)等缺陷，最终引起涂层
功能性失效。户外条件恶劣，木材涂层失效比较剧
烈，室内虽然环境比较温和 (主要受水分和温度的
影响)，但在厨房、卫生间等特定场合下木材涂层失
效也相对容易发生。
国内对金属材料、无机非金属材料涂层失效方
面的研究很多(阎瑞等，2005; 王跃波等，2011; 朱
则刚，2012)，但木材涂层失效方面的研究却很少。
陆步云等(2007)以 4 种不同的涂料以及木材的径
切板和弦切板为原料，研究了木材涂饰前后的气体
渗透值、木材的纹理方向与涂料的抗老化性能之间
的关系，结果表明，涂饰前后木材气体渗透值的变化
比与涂料的抗老化性能无直接关系。这就意味着不
能将涂层渗透的难易程度作为预测涂料抗老化能力
的指标。随着科技的发展，纳米颗粒被引入到木材
涂料领域。伍忠岳(2009)将粒径小、渗透性好的纳
米硅溶胶应用在水性木器涂料中，在很大程度上改
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善了涂料的耐候性。莫引优等 (2012 )又将改性
SiO2 添 加 到 聚 氨 酯 涂 料 中，对 马 尾 松 ( Pinus
massoniana)木材的表面进行涂饰，通过测定木材表
面涂层性能后发现涂层的耐磨性能、硬度、耐冲击性
能和耐老化性能均有所改善。另外，还有一些利用
TiO2 以及 Al2O3 纳米颗粒改善木材涂层耐老化性能
的研究(龙玲等，2010; 2011; 刘毅等，2012)。上
述研究虽然都与木材涂层有关，但仅仅局限于木材
涂饰、提高涂料耐老化性能方面，并未对木材涂层失
效进行系统的研究。因此，加强木材涂层失效方面
的研究具有一定的迫切性和必要性。
我国是一个木制品生产和消费大国，根据国家
林业局公布的《2011 年林业经济运行状况报告》可
知，2011 年全国林业产业总产值达到 2. 83 万亿元，
比 2010 年同期增长 24. 1%，林产品进出口总额为
976. 9 亿美元，同比增长 30. 4%。因此，我们将面临
着许许多多的涂层失效问题，而涂层一旦失效会造
成很大的经济损失。虽然在很多国家涂层失效分
析已经成为了一个行业，但是我国这方面的研究
几乎是空白，要想填补此项空白，系统地分析木材
涂层失效的形式、机制及预防措施，还需要许许多
多研究人员的重视与努力。本文综述了近几十年
来国内外对木材涂层失效形式、机制以及检测方
法等方面的研究，旨在为木材涂层失效的早期检
测、有效防护以及为户外木材专用涂料的研发与
评价提供科学依据。
1 木材涂层失效形式及其判断标准
有机涂层在户外使用，受到日光照射和氧气的
双重作用，会发生光氧老化，涂层会失光、褪色 (泛
黄)、变脆、龟裂、附着力下降、剥落、力学性能劣化
等现象，而木材特有的细胞组成、构造、各向异性及
生物特性则导致了其涂层失效形式的多样性。涂层
失效的形式有失光、变色、长霉、生锈、起泡、剥落、开
裂和粉化等，其中，失光、变色、起泡、开裂和剥落等
是木材涂层失效最常见的形式。
1. 1 失光
木材涂层在气候环境的影响下光泽度会降低，
即所谓的失光。在某些情况下，失光可以用来预测
涂层的使用寿命(Guseva et al．，2003)。不同类型的
涂料在相同的暴露环境下，失光率不同。Bulcke
(2008)测量了 17 种涂料(其中不透明溶剂型涂料 4
种、不透明水溶性涂料 4 种、半透明溶剂型涂料 4
种、半透明水溶性涂料 5 种)在 60 ℃下的失光率，结
果发现暴露 2 000 h 后，半透明涂料比不透明涂料保
留了更高的光泽度。另外，涂层的光泽度还与漆面
表面的平滑度以及基材的表面粗糙度有关。因此，
应该选择流平性好的树脂作为涂料; 且对木材进行
涂刷之前，打磨要彻底并将表面灰尘、污物清理干
净; 在使用过程中还应尽量避免涂层开裂，因为涂
层的开裂会造成涂层表面不平整，进而引起光泽度
的下降(王明瑞等，2010)。
1. 2 变色
涂层颜色的变化也是衡量涂层分解的参数之一
(Bulcke et al．，2010)。Landry 等 (2013)以黑云杉
(Picea mariana)和北美乔松(Pinus strobus)作为基
材，以羟基丙烯酸树脂 ( iinnocryl)和聚偏氟乙烯丙
烯酸树脂(PVDF-acrylics)作为涂层对比研究了涂层
类型和基材类型对户外涂层性能的影响，其中包含
对涂层变色的影响。结果表明: 同种基材下，
PVDF-acrylics 比 iinnocryl 变色程度高; 而在同种涂
层下，北美乔松比黑云杉变色程度高。这就说明了
涂层变色程度既与涂层的分解有关，又与木质基材
的分解变色有关。除了木材因分解引起的变色外，
木材的变色还包括微生物变色、抽提物变色、铁变色
等(Browne，1958; Prestemon et al．，1994; Bardage，
1998; Bussjaeger et al．，1999)，这些都会影响涂层使
用过程中的颜色。微生物变色、抽提物变色、铁变色
三者均受水分影响，因此，涂层除具备一定的防霉、
防腐性能外，还应具备良好的防水性。
1. 3 长霉
木材由纤维素、半纤维素、木质素三大素构成，
而这些成分恰恰是霉菌良好的营养物质且木材本身
就含有一定的水分，因此，在温度适当时木材就会遭
到霉菌的侵害。涂饰过的木材也会发生这种现象
(Gobakken et al．，2012)，会直接影响到涂层的外观
和性能。Gobakken(2010)以 5 种改性处理材和 8 种
未改性处理材作为基材，然后用 3 种不同的涂料系
统分别涂饰基材进行户外暴露来研究树种、心边材、
处理方式、涂料系统和暴露时间对霉菌生长程度的
影响。结果表明: 涂料系统和暴露时间对霉菌生长
的影响特别显著，其次是木质基材，不同树种间霉菌
生长的程度不同，且经涂饰后边材比心材易受霉菌
侵害。这就说明虽然木材易遭霉菌侵害，但如果选
用合适的涂料(如含防霉剂的涂料)、适当地控制水
分就可以有效抑制霉菌的生长。
1. 4 起泡
起泡是指木材涂层表面出现气泡或水泡，当涂
层的水蒸气渗透速度较慢时容易出现起泡。图 1 为
国际标准 ISO 4628 － 2: 2003 中规定的数量分布等
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第 2 期 杨 忠等: 木材涂层失效研究综述
级为 2、大小等级为 5 的起泡现象。一般情况下钢
材涂层起泡的机制有渗透压起泡、应力起泡(Martin
et al．，1990)、电渗透起泡(孙廷耀，1999)、温度梯
度起泡(楼淼等，2010)。而木材涂层起泡的主要原
因是木材表面在涂饰之前受到污染、溶剂未适当挥
发及木材中水分过多。其中影响最大的因素就是水
分，雨水或室内的水分渗透到木材与涂层的接触面
上、木材内液态水与水蒸气的转移等都可能成为水
分的来源。因此，木材在进行涂饰之前要先测量它
的含水率(Tombaugh et al．，2009)，并且在使用过程
中要控制水分的入侵。另外，可以通过选择适当的
涂料并在涂饰之前将木材表面清理干净，同时将暴
露的木材端面或接头用憎水剂或疏水型的防腐剂处
理等 有 效 措 施 来 抑 制 木 材 内 部 水 分 的 溢 出
(Prestemon et al．，1994)。
1. 5 开裂
随着周围环境湿度的变化，木材会发生吸湿和
解吸，引起木材尺寸发生变化，造成木材表面涂层内
部产生应力，最后 导致 涂层产生 裂 纹 和 开 裂
(Oosterbroek et al．，1991; Williams et al．，1997)。图
2 为国际标准 ISO 4628 － 4: 2003 中规定的数量分
布等级为 4 的开裂现象。一旦在木制品表面发现裂
纹，就意味着水分的渗透时间已经很长 (Manning，
2003)。涂层开裂后，丧失了对木材的保护作用，水
分会进一步通过涂层上的裂纹渗透到涂层与木材的
接触面 ( Tombaugh，2009)，破坏界面间的黏合力。
另外，涂层开裂后会形成一条微生物侵害的通道，加
剧木材的微生物侵害; 而且会将木材直接裸露在紫
外光下，加速木材成分的降解。涂层开裂主要是由
水分和应力引起的，因此可以通过选择具有弹性的、
高渗透性的及非活性的涂料，优化基材处理即在涂
饰之前填补木材表面上的裂纹并移除已降解的部分
(Tombaugh，2009)来防止涂层的开裂。
1. 6 剥落
当涂层起泡、开裂的程度很严重时就会引起涂层
脱落，即所谓的剥落。图 3 为国际标准 ISO 4628 －
5: 2003中规定的数量分布等级为 4 的剥落现象。
一般通过胶带测试(Williams et al．，1997; Prestemon
et al．，1994)来验证涂层是否剥落。主要方法是将
胶带紧压于涂层上，然后快速移走，若胶带上粘有涂
层则说明涂层与木材之间已脱离，相反则说明界面
间胶结良好。一旦发生脱皮会严重破坏涂层的外
观、物理和力学性能。涂层失去原有的功能，只能通
过重新涂饰来进行修复。
图 1 木材涂层起泡
Fig． 1 Blistering of wood coating
图 2 木材涂层开裂
Fig． 2 Cracking of wood coating
图 3 木材涂层剥落
Fig． 3 Flaking of wood coating
1. 7 粉化
木材涂层在自然环境中吸收紫外光而发生光氧
化后涂层发生降解出现粉化现象。涂料都会发生一
定程度的粉化，但粉化的程度因不同漆种和不同的
颜料而异 (陈达上，1993)。涂层粉化后表面会变
软，易被擦除。常用的涂料中环氧漆最为典型，粉化
很快，其他树脂，如丙烯醇树脂油漆、用醇酸或环氧
改性的丙烯酸漆、聚氨酯漆耐候性能较好。可以通
过使用防紫外线的涂料来预防涂层的粉化，但防紫
外线涂料的涂饰对油漆工的要求较高( Lawrence et
al．，2006)。Williams(2003)提出了一种新型的 UV
稳定剂，该种 UV 稳定剂不仅能降低木材的腐蚀速
率，还能提高涂层的性能。
2 木材涂层失效的影响因素及机制
2. 1 木材涂层失效的影响因素
外界环境因素以及基材、涂层的内部性质共同
决定着涂层的使用寿命。对于木质基材而言，紫外
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林 业 科 学 50 卷
线照射、水分、氧气、温度等都是影响其表面涂层失
效的重要环境因素(Chang et al．，1982; Vlad-Cristea
et al．，2012)。氧气存在时，紫外线会穿过透明或半
透明的涂料直接分解涂层下的木材，使得木材与涂
层之间的结合力降低，一旦木材与涂层之间的界面
被破坏，涂层就会在短时间内开裂并剥落(Williams
et al．，1987); 雨水或其他因素影响会导致木材的水
分分布不均匀，引起木材干缩湿胀，并使涂层承受一
定的应力，进而导致涂层开裂 ( Gobakken et al．，
2012); 水分的存在还会为微生物提供良好的生存
环境，促进微生物滋生，微生物则会利用涂层中的一
些成分，导致或促进涂层失效(Duncan，1963); 温度
会对木材分解、微生物生长起到促进作用。另外，酸
和碱的作用、空气污染、粉尘等也会加速有机涂层的
失效。实际应用中这些环境因素会联合作用，给涂
层带来更大的伤害。
除了上述外界环境因素的影响外，基材、涂层本
身的性质也会严重影响表面涂层的性能。木材中的
木质素是引起木材光降解的主要原因，许多研究已
经致力于对木材表面进行脱木质素或改性以提高木
材表面的光稳定性 (Williams，1983; Dawson et al．，
2008); 木材的早晚材、心边材密度不同，干缩湿胀
存在差异，导致涂层产生应力，进而失效 ( Feist et
al．，1996; Gobakken et al．，2012); 木材的生长轮宽
度、密度、心材比率会影响木材对水分的吸收，导致
木材的含水率分布不均匀(Gobakken et al．，2012);
节子的存在会降低涂层与木材之间的结合力，节子
中的树脂溢出还会引起涂层的变色(Williams et al．，
2000)。另外，涂料的选用也会影响涂层的失效
(Tombaugh et al．，2009)，如不透明漆和染料的性能
均优于清漆(Cassens et al．，1991)。
2. 2 木材涂层失效机制
木材涂层失效的机制也比较复杂。木材虽然不
会像金属那样会发生电化学腐蚀，但由于其本身所
具有的一些特性如干缩湿胀、易受菌虫侵扰及内含
物等决定了其涂层失效的复杂性和独特性。因此，
木材涂层失效是一个多种因素联合作用的复杂过
程。实木家具通常会涂饰清漆来衬托木材自身的花
纹。另外，清漆颜色透明，干扰因素少，因此，对于木
材表面清漆来说，失效机制主要被解释为太阳光穿
过透明清漆到达基材，使木材细胞壁发生分解，进一
步导致木材表层细胞之间产生分离，最终导致木材
表面清漆失效 (Derbyshire et al．，1981; MacLeod et
al．，1995; Singh et al．，2003; Dawson et al．，2008)。
不透明或半透明的涂料由于颜色、种类、配方、功效
等多方面的原因，各种涂料对木材的保护性能会有
所不同，因此，失效机制有所差异。水溶型漆的脆性
比溶剂型漆大，水溶型着色剂虽然渗透性差但在长
时间使用后胶结性能仍良好，而溶剂型着色剂在相
同时间内却已经发生失效，主要原因是着色剂在光
的作用下发生分解，使界面受到影响，导致木材和涂
层脆性增大，漆膜附着力丧失，最终使涂层脱离木材
表面(Turkulin et al．，2001)。不论是前面提到的清
漆还是着色剂，光照都是引起涂层失效的主要因素，
而从能量的角度来看，木材或涂层高分子材料在光
照作用下发生分解主要取决于分子链所吸收波长的
能量和化学键的强度(朱福海，1999)。高聚物分子
结合的键能多数在 250 ～ 420 kJ·mol － 1之间，太阳光
中的紫外线波长短，300 nm 的紫外线的光能量达
399 kJ·mol － 1，一般高于引起高分子链上各种化学
键断裂所需的能量，因此能够破坏高分子聚合结构
中的化学键，从而进一步引起材料的氧化降解。
综上所述，木材涂层失效的机制与木材基材
(如树种、纹理、早晚材、心边材等特征)、涂料种类
及特性以及外界环境条件(如紫外线辐照、温度、湿
度、微生物等)等诸多因素密切相关，因此，造成木
材涂层失效的独特性和复杂性。我国对木材涂层失
效机制的研究甚少，因此，重视和加强木材涂层失效
的研究特别是失效机制的研究具有重要理论和现实
意义。
3 木材涂层失效的检测与分析方法
目前，判断涂层失效的方法主要是通过肉眼或
光学显微镜观察，虽然可以判断涂层是否失效以及
失效的形式，但观察到的失效行为已属后期而且不
能精确地判断涂层失效的程度，同时对涂层失效分
析师的要求较高。如果能在早期发现涂层的失效，
及时采取预防、补救措施就能节约大量的木材资源，
尤其是对于红木及其他珍贵的木材而言。肉眼或光
学显微镜观察到的失效已经属于失效后期，要想更
早地发现涂层失效就该采用一些新的、更有效的方
法，如分辨率更高的显微镜方法和一些先进的仪器
分析方法。
涂层失效的行为可以利用扫描电镜 ( scanning
electron microscope，简称 SEM)、激光共聚焦显微镜
( confocal laser scanning microscope，简称 CLSM)、透
射 电 镜 ( transmission electron microscope，简 称
TEM)、电 场 枪 扫 描 电 子 显 微 镜 ( field emission
scanning electron microscope，简称 FE-SEM)及高精
度 X 射线断层扫描成像技术 ( high-resolution X-ray
tomography )、原 子 力 显 微 镜 ( atomic force
microscope，简称 AFM)等方法来观察其宏观、微观
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第 2 期 杨 忠等: 木材涂层失效研究综述
及超微观构造。
利用扫描电镜 ( SEM) 研究户外涂饰木材的断
面结构时，可以清楚地观察到涂层在木材中的分布
情况、木材与涂层之间的结合情况、木材细胞间的结
合情况、木材细胞壁上是否存在微生物等信息，这些
信息都是研究涂层失效必不可少的。Turkulin 等
(2001)通过对比暴露前与暴露后木材 － 涂层界面
的 SEM 图，清晰地观察到细胞壁与胞间层出现脱木
质素、细胞壁暴露后出现微生物、木材细胞间发生脱
离及木材 －涂层间的微弱结合等现象，这些都为利
用 SEM 反映木材 － 涂层界面在暴露期间发生的变
化提供了有利证据。相比扫描电镜，透射电镜能获
得分辨率更高的图像。Singh(2003)就利用透射电
镜(TEM)给出了木材表面清漆的失效机制，电镜图
像清楚地说明木材细胞壁因为木质素丧失而出现皱
缩，细胞与细胞之间因胞间层木质素的丧失而发生
分离。
激光共聚焦显微镜 ( CLSM)可抑制图像的模
糊，获得更清晰的图像。Singh(2004)在利用 CLSM
研究木材与涂层界面时，发现普通的光学显微镜照
片中红色涂层与蓝色细胞壁的连接界面不清晰，而
在 CLSM 照片中可以清楚地鉴别出木材与涂层的界
面，甚至可以看到渗透在细胞壁裂隙中的涂层。因
此，CLSM 可以有效地观察涂层在木材表面的附着
情况，同时为木材涂层耐久性的评估提供依据。Xie
等(2006)采用分辨率高的电场枪扫描电子显微镜
(FE-SEM)观察从木材表面撕下的涂层时，发现涂
层上不存在晚材细胞但仍残留一些早材细胞，这为
早材、晚材表面涂层的附着力存在差异提供了证据。
X 射线断层扫描成像技术也是一种观察木材与涂层
界面的方法(Bulcke et al．，2010)。另外，原子力显
微镜(AFM)作为一种高分辨率的、三维成像的技术
被广泛用于木材涂层表面特征的描述，如粗糙度。
利用 AFM 测量涂层暴露前后的表面粗糙度可有效
评估涂层的耐久性(Vlad-Cristea et al．，2012)。
高分辨率显微镜法是一种很有效的观察涂层失
效的方法，但它也存在制样麻烦、只能定性不能定量
的问题。而一些仪器分析方法则不存在这些缺陷，
可实现系统、科学地检测木材涂层的早期失效。常
用的仪器分析方法有傅里叶变换红外光谱法
(Fourier transform infrared spectroscopy，简称 FTIR)、
凝胶色谱法 ( gel permeation chromatography，简称
GPC)、气相色谱法( gas chromatography，简称 GC)、
激光诱导击穿光谱技术 ( laser induced breakdown
spectroscopy，简称 LIBS)、核磁共振(nuclear magnetic
resonance，简称 NMR)。
傅里叶变换红外光谱法( FTIR)是利用化合物
在特定频率下吸收红外光谱来进行涂层分析(Bayer
et al．，2004)，它主要测量样品吸收光谱的频率和强
度，可用于涂料的识别、测定涂层与基材的接触面上
是否存在污染物、测定涂料混合比及测定涂层的降
解程 度、交 联 固 化 程 度 等 ( 刘 登 良， 2003 )。
Doménech-Carbó 等(2008)已经利用 FITR 结合 UV-
Vis 分光光度计、原子力显微镜 ( AFM )和扫描电
镜 － X射 线 能 谱 联 合 分 析 仪 ( scanning electron
microscopy ＆ energy dispersive X-Ray analysis，简称
SEM-EDX)的方法研究了几种常用的酮树脂的老化
性能。在日常生活中，木材涂层失效最重要的原因
之一就是表面涂层发生降解，所以通过红外光谱法
能快速有效地确定涂层是否发生降解及其降解
程度。
凝胶色谱法(GPC)是研究高聚物平均相对分子
质量及分子大小和分布的有效手段 (林鹏凌等，
2005)。木制品所用的涂料很多都是聚合物树脂，
因此也可以通过凝胶色谱法来检查木材涂层是否发
生降解即分子质量是否降低。Sabani 等 (2012)在
研究聚氨酯木材涂层的性能时就利用 GPC 测量了
树脂的分子质量及其分布。另外需要注意的是，凝
胶色谱只可以提供热塑性树脂的分子质量，对热固
性树脂则无能为力(刘登良，2003)。
气相色谱法(GC)一般用来分析含挥发性或半
挥发性的有机化合物并对其进行准确地定性和定量
分析(孙建琴，2009)。在木制品涂料配方中，具有
挥发性的物质有溶剂或稀释剂，木制品使用过程中
溶剂容易挥发产生渗透压从而引起涂层起泡，所以
可以通过测定涂层中的残留溶剂或气泡中的液体与
涂料留样中的溶剂进行对比来分析涂层的失效。一
般来说，涂层失效发生在涂装 1 ～ 2 年之后，而涂料
留样一般要求 1 ～ 2 年，所以在涂层失效发生后很难
找到留样进行对比分析，因此气相色谱法在涂层失
效分析时存在一定的局限性(刘登良，2003)。
激光诱导击穿光谱技术 ( LIBS)是一种测定样
品成分组成的光谱分析工具，它的原理是将高功率
密度的激光作用在样品表面，诱发激光诱导等离子
体，通过等离子体中的原子和离子谱线来确定样品
成分组成(Yu et al．，2012)。LIBS 系统可以识别已
涂饰的木材以及用 CCA 处理过的木材 ( Solo-
Gabriele et al．，2004; Gething et al．，2009 )。由于
LIBS 可以确定样品成分，因此，也可以通过这种方
法来检测木材涂层失效前后涂层的成分，从而确定
涂层是否降解以及降解的程度。
核磁共振是一种物理现象，主要表现为原子核
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林 业 科 学 50 卷
在磁场中吸收和发射电磁波，利用核磁共振光谱
(NMR ) 可以进行分子结构及分子质量的测定
(Trumbo，1996)。核磁共振可以用来表征木材涂料
的固化过程(Erich et al．，2006)，还能通过氢核振动
反映含水率的多少，进而研究涂饰木材的防水性能
(Pourmand et al．，2011)。利用 NMR 中的固体核磁
技术还可以研究木材中纤维素、半纤维素、木质素成
分的变化(Wikberg，2005)，而木材涂层的失效与水
分，纤维素、半纤维素、木质素的分解以及涂料本身
的渗透、固化情况有关。因此，NMR 是研究木材涂
层失效分析过程中非常重要的分析手段。
高分辨率显微镜法可以直观地看到木材与涂层
之间的结合情况，但仪器分析法可以通过木材、涂层
的化学信息(成分、含量)来确定木材涂层失效的过
程。因此，一般会 2 种方法相结合来研究木材涂层
在外界环境因素下的一些反应 ( Dawson et al．，
2008)。
4 结论与建议
木材涂层失效的形式多种多样，在一定程度上
都会影响木材的美观及使用寿命。虽然红外光谱
法、凝胶色谱法、气相色谱法及显微镜、透射电镜等
方法已经用于钢铁、混凝土基材的涂层失效分析，但
还未被系统地应用于木材涂层失效分析中。在木材
工业迅速发展的今天，木材涂层的失效分析已经显
得尤为重要，而木材涂层失效分析方面的研究确很
少，因此，要重视木材涂层失效的分析，加强这方面
的研究，从而保护木材资源，提高其利用价值。
我国作为木制品生产和消费大国，因涂层失效
引起的木制品质量纠纷现象较多。涂层失效分析可
以找出失效的原因、分清责任，从而保护消费者的权
益，并且可以根据失效的原因找出性能更优的涂料，
以降低涂层失效带来的经济损失。因此，木材涂层
失效分析研究的应用性很强，既可以为木制品涂饰
质量纠纷提供充分证据，又可以为我国木材涂层失
效的有效预防与延缓，以及户外木材专用涂料的研
发、科学使用和快速评价提供科学依据。
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(责任编辑 石红青)
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