引 言：竹材作为一种重要的速生可再生森林资源之一，具有分布广、生长快、用途多、强度高、硬度大、韧性好、纹理美观和生态价值高等优良特性而被誉为“绿色的金矿”。随着人们环境保护意识的逐步增强，人们已经开始通过限制砍伐树木来保护森林资源，将竹子作为最好的替代品，广泛应用于装饰材料、家具、生活用品之中。近年来我国竹材产业连年保持快速增长，市场规模增速保持10%以上。但由于竹材也不是“十全十美”的，它也存在着容易被虫蛀、容易发生霉变发生腐蚀、尺寸稳定性差等不良缺陷，这就需要采取热处理工艺手段来改善竹材的性能。为此，本文对热处理工艺过程对竹材性能及其颜色变化的影响加以研究分析。
    一、竹材热处理基本介绍竹材是指竹类木质化茎秆部分，它由40%～60%的纤维素、14%～25%的半纤维素、16%～34%木质素等成分组成。竹材的特殊的成分导致它具有容易被虫蛀、容易发生霉变发生腐蚀、尺寸稳定性差等缺陷。为尽量避免这些缺陷对竹材的利用价值带来的影响，需要对竹材进行热处理。竹材热处理是借鉴木材热处理技术而提出的一种改善竹材性能、提高产品质量的方法。[1] 对竹材进行一定时间的加热处理后，会使竹材中半纤维素降解，减少竹材细胞壁中的羟基、降低其吸润性能，这样竹材的尺寸稳定性及耐生物破坏性会明显得到改善。除了会对竹材的物理力学性能的改变外，热处理还会改变竹材的化学成分和颜色发生改变。在竹材产业市场上，其颜色是影响竹材价值的最主要因素之一。由此可见，竹材热处理对竹材性能和颜色变化的影响不仅使竹材的价值得到明显的改变，还会大大拓宽竹材的应用范围，如竹地板、竹家具，其炭化后还可广泛应用于医药、保健、服装、家纺、环境卫生等方面。
    二、热处理对竹材性能的影响一是热处理会改变竹材的干缩率。竹材的干缩率会伴随着热处理温度的增高而下降，当热处理温度在150℃以下时，竹材的干缩率虽有随下降但幅度较小；当继续升高热处理的温度至180℃以上时，竹材的干缩率则以较大幅度明显降低。这是因为在加热处理过程中竹材的纤维素、半纤维素得到降解，含量大幅下降，内部结构也发生了改变，这才使得竹材的干缩率缩小。
    二是热处理会对竹材的湿涨率造成影响。竹材在进行热处理温度达到150℃以下时，其成分不发生变化。但当温度达到180℃以上时，由于其半纤维素降解后主链和侧链上的亲水性基团减少、从而大大降低了竹材的吸湿性。然而，竹材的热处理时间长短与湿涨率之间也存在着一定的联系，具体体现在随着热处理时间的延长湿涨率呈逐渐下降趋势。
    三是热处理会对竹材的力学性能带来影响。众所周知，竹材的用途最终是由其力学性能决定的。至于竹材的力学性能通常包括弦向抗弯强度、弦向抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、顺纹抗剪强度五大方面。热处理温度的升高会使五大方面的力学性能都降低。这是由于高温条件下竹材胞壁物质的分解大大降低了其密实度，因此降低了竹材的力学强度。此外，高温导致的半纤维素、纤维素的分解和降解也会导致纤维素聚合度的降低和氢键的破坏，这势必导致竹材力学性能的降低。
    恰恰是热处理能对竹材性能带来影响，故而通常采取烘烤法、气蒸法、远红外线辐射法和微波杀虫灭菌等热处理方法来对竹材的杀虫干燥和灭菌。对于需要用于工业化中的竹材，我们需对其进行干燥和高温处理。但由于竹材干燥不同于木材干燥，竹材开始干燥即发生收缩，含水率达40%时停止收缩，40%以下时也可能继续收缩，但主要在径向。[2] 但要合理控制干燥温度及其干燥速度，因为温度过高、速度过快会导致竹材变形。对竹材的热处理还可以采取热压干燥的方法，将竹材夹在两层热板之间通过接触传导的方式对竹材加热，在一定的压力下让竹材达到脱水的效果。总之，竹材经过热处理之后，其塑性得到较大提高、硬度及其弹性则明显下降。
    三、热处理对竹材颜色的影响对竹材热处理后颜色变化的研究还缺少系统的理论，但是由于竹材与木材具有类似的化学成分，如纤维素、半纤维素、木质素、抽提物和少量灰分等，所以我们可以参考对木材变色机理的相关理论来研究竹材热处理的颜色变化特点。
    炭化处理：将竹材放在约为0.5个大气压、150℃高温和具备蒸汽的高湿环境下进行约3-4个小时的炭化处理。在这一炭化过程中由于发生了剧烈的热降解和氧化降解，造成其细胞壁主成分因发生化学反应而使竹材的颜色加深。此外，由于吸水官能团的重组使产品具有较好的物理性能，深度碳化竹木内外颜色一致、纹理清晰亮泽。[3] 然而，这一炭化过程改变的不仅仅是竹材的色泽，由于高温高压的缘故，竹材内的糖、淀粉、蛋白质等有机物质会发生分解变性，这就断绝了虫卵赖以生存的营养源，破坏了真菌所依存的“安乐窝”。但是，对竹材的炭化过程也具有较高的操作要求，必须合理控制温度和压力。否则一方面会降低竹材的硬度而使竹材的整体性能大打折扣，另一方面会降低竹材的加工效率、影响色泽效果，这将直接影响到竹材的市场价值。炭化处理是对一种环保的处理方式，其会明显提升竹材的档次，使其被用于地板、桑拿房、浴室等，以环保健康更受到消费者的青睐。经过这番热处理，竹材产品不仅仅在国内市场份额大增，也凭借着优良的性能和古朴典雅的风格打开了国际市场。
    漂煮处理：采取7%双氧水，通过氨水调制pH值为9.5～11的溶液，对其加热至80～90℃，将竹材放在溶液中煮4～5h，就会加工出色泽亮丽的竹制产品，这不仅带给人们美得视觉感受，又增添了亲近大自然的美好体验。
    结 语：总之，热处理工艺对竹材的性能及其颜色变化具有较大影响。合理的热处理方法能大大改进竹材的性能、延长其使用寿命，增加其市场价值，带给人们美的享受。但目前对竹材热处理的研究还不够完善，有待于进一步探索。