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CN113276245A - 一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用 - Google Patents

一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用 Download PDF

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CN113276245A CN202110724082.4A CN202110724082A CN113276245A CN 113276245 A CN113276245 A CN 113276245A CN 202110724082 A CN202110724082 A CN 202110724082A CN 113276245 A CN113276245 A CN 113276245A
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周梦佳
孟德森
张欣悦
皮文健
吴献章
朱愿
游映霞
刘梦祺
余江慧
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Central South University of Forestry and Technology
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Central South University of Forestry and Technology
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Abstract

本发明属于木竹防霉技术领域，具体公开了一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用。首先将有机与无机防霉剂进行复配，再对木竹材单元进行防霉剂热浴处理，最后涂刷防霉剂改良涂料。大大地改善了木竹材的防霉性，提升户外使用寿命。本发明所用的防霉剂由硼酸盐、季铵盐类、菊酯类、无机硼化合物和唑类等防霉剂组成，助剂由水、乳化剂、分散剂和渗透剂组成，该防霉剂通过有机/无机复配、防霉剂热浴处理、表面涂饰的协同作用，扩大杀菌广谱性，提高耐久性，具有操作简单、易于制备及使用的优点，可以提升木竹材对多菌复杂环境的防霉性能，实现木竹材的长效防霉。

Description

一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用
技术领域
本发明涉及木竹防霉技术领域，具体为一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用。
背景技术
竹材作为一种重要的建筑和工程材料，因其可持续性、易得性、良好的机械性能和低成本而受到越来越多的关注。经过30年的发展，层积竹、竹重组材、竹定向刨花板和竹纤维增强聚合物复合材料深受消费者青睐，竹产业已经成为中国特色的生态友好型、高附加值、低碳型、可持续发展的产业之一。但是竹材含有丰富的淀粉蛋白质和脂肪等营养物质在使用过程中容易受到微生物的侵蚀而发生霉变导致资源浪费。竹材霉变不但破坏了竹材及各类竹制品的外观色泽与自然纹理，还还严重影响了竹材及各类竹制品的经济价值与使用价值。霉菌产生的孢子通过呼吸道进入人的体内，还会对人们的健康产生一定的危害。因此，开展竹材防霉研究是实现竹材高效持久利用的重要措施之一。
为解决竹材霉变的问题，目前处理竹材的方法可分为两种：1)化学法；2)物理法。化学法中使用的新型防霉剂主要有铜硼类防霉剂、三唑类防霉剂、异噻唑啉酮类防霉剂，这些防霉剂具有良好的防霉性能。但是普遍都存在抗流失性、耐碱耐高温差的问题。物理法主要包括水浴蒸煮法、高温热处理法、射线处理、超声波处理等，这些方法减少了霉菌生长的营养物质和改变了竹材材性抑制霉菌生长。相比于使用杀菌剂，物理法防霉技术更加环保，但是持久保持性较差。
近几年，研究学者通过物理法或者化学法等方式来抑制或降低霉菌的生长，虽然取得一定效果，但单一的处理方式仍未能彻底解决竹材易霉变的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法，包括如下具体步骤：
S1：配制防霉剂：DI-BAX；
S2：防霉剂蒸煮处理：将防霉剂加入恒温水浴锅中，加入木竹片，将温度设置在70℃，蒸煮时间为3h；
S3：干燥处理：将步骤S2中防霉剂热浴过的木竹片放于恒温箱中，在60℃条件下烘至恒重；
S4：防霉剂与水性涂料的复配：将防霉剂均匀分散到水性涂料中，再将复配物均匀的涂刷在步骤S3所制的木竹片表面。
优选的，步骤S4中，所述复配物中防霉剂占比1％-10％，水性涂料占比90％-99％，上漆量为110g/m2。
优选的，步骤S1中，所述防霉剂DI-BAX包括防霉剂和助剂，所述防霉剂由硼酸盐、季铵盐类、菊酯类、无机硼化合物和唑类等防霉剂组成，助剂由水、乳化剂、分散剂和渗透剂组成，形成有机/无机复配形式。
一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法的应用，该方法应用于木材或竹材的防霉处理中，木竹材防霉剂可以防治黑曲霉和混合菌种等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过构建稳定性高的有机/无机复合防霉体系，有机/无机防霉剂具有高稳定性、耐热降解性能；将有机/无机防霉剂复配、热浴处理、涂饰处理耦合，减少木竹材中可溶性营养物质含量，增强防霉剂渗透性，减少防霉剂用量，提高木竹材的载药量；防霉剂与水性涂料的复配等多工艺防霉处理，大大提高了防霉剂在木竹材中的留存量，显著提高了木竹材的防霉性能；实现了防霉剂在木竹材生产中的高效利用，以及木竹产品高效、持久防霉。
附图说明
图1为发明的实施例中黑曲霉和模拟多菌的显示图；
图2为发明的实施例中不同防霉处理方式下的霉菌显示图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示：
实施例1：DI-BAX复配热处理竹片防霉性能
(1)有机/无机复合防霉体系构建：包括防霉剂和助剂，所述防霉剂分别为只含3％BAX的防霉剂、只含3％DI的防霉剂含有DI-BAX(1.5％+1.5％)的防霉剂和含有DI-BAX(1％+0.5％)的防霉剂；
所述助剂组成如下：2-4份乳化剂、2-4份分散剂、0.7-1.5份渗透剂、60-1000份水组成；
所述的乳化剂为聚氧乙烯醚盐类和脂肪酸失水山梨醇酯两种乳化剂进行乳化处理，所述聚氧乙烯醚盐类为乳化剂重量的45-75份，所述脂肪酸失水山梨醇酯为乳化剂重量的25-55份；所述分散剂为油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺；所述油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺的添加比例分别为分散剂总量的20-30份，30-50份和20-50份；所述的渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)水浴加热处理：将(1)中4种防霉剂，分别倒入4个水浴加热锅中，将气干竹片分别放入含有4种不同防霉剂的水浴加热锅中，温度控制在70℃，处理时间为3h，对照组为纯水浴。
(3)第二次干燥处理：将(2)中热浴过的竹片于恒温箱中烘干；
(4)将经过上述处理的竹片置于实验室培育有黑曲霉、混合霉菌种的环境中；试样接菌与培养方法为：试样接菌前，同一组试样用多层纱布包好，以120℃蒸汽灭菌30min，待冷却后接菌；在无菌条件下，在已涂布菌丝的培养基上先放2根已灭菌的玻璃棒(直径约3mm)，平行排列，再将试样放在玻璃棒上面，每个培养皿内放2块试样；最后将培养皿立即放回温度28±0.2℃、相对湿度85％的恒温恒湿培养箱中，培养4周。
通过观察，未经处理竹片霉变现象明显，仅无机、仅有机防霉剂与水处理过后的竹片具有一定的防霉效果。有机/无机复配防霉剂处理后的竹片防霉性能最优，仅仅出现少量菌痕。在加入无机防霉剂后，降低有机防霉剂的浓度也可以发挥良好的防霉效力。
实施例2：DI-BAX复配热处理协同涂饰处理竹束防霉性能
(1)有机/无机复合防霉体系构建：包括防霉剂和助剂，所述防霉剂分别为只含3％BAX的防霉剂、只含3％DI的防霉剂含有DI-BAX(1％+0.5％)的防霉剂和含有DI-BAX(1.5％+1.5％)的防霉剂；所述助剂组成如下：2-4份乳化剂、2-4份分散剂、0.7-1.5份渗透剂、60-1000份水、组成；
所述的乳化剂为聚氧乙烯醚盐类和脂肪酸失水山梨醇酯两种乳化剂进行乳化处理，所述聚氧乙烯醚盐类为乳化剂重量的45-75份，所述脂肪酸失水山梨醇酯为乳化剂重量的25-55份；所述分散剂为油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺；所述油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺的添加比例分别为分散剂总量的20-30份，30-50份和20-50份；所述的渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)水浴加热处理：将(1)中4种防霉剂，分别倒入4个水浴加热锅中，将气干的竹片分别放入含有4种不同防霉剂的水浴加热锅中，将温度控制在70℃，处理时间为3h，对照组为纯水浴。
(3)第二次干燥处理：将(2)中热浴过的竹片置于恒温箱中烘干；
(4)防霉剂与水性涂料的复配：将防霉剂均匀分散到水性涂料中，再将复配物均匀涂刷在步骤(3)所制得的竹束表面；所述复配物中防霉剂占比1％-10％，水性涂料占比90％-99％，对照组为未涂刷。
(5)将经过上述处理的竹束置于实验室培育有黑曲霉、混合霉菌种的环境中；试样接菌与培养方法为：试样接菌前，同一组试样用多层纱布包好，以120℃蒸汽灭菌30min，待冷却后接菌；在无菌条件下，在已涂布菌丝的培养基上先放2根已灭菌的玻璃棒(直径约3mm)，平行排列，再将试样放在玻璃棒上面，每个培养皿内放2块试样；最后将培养皿立即放回温度28±0.2℃、相对湿度85％的恒温恒湿培养箱中，培养4周。
通过观察，对照组及水浴抽提霉变严重，BAX处理组及DI-BAX(1％+0.5％)处理组也发生较小面积霉变，DI-BAX(1.5％+1.5％)未发生霉变。经涂饰后仅水浴抽提发生部分霉变，其余各组均未发生霉变，说明涂饰处理协同防霉剂抽提能有效提高竹束的防霉性能。
实施例3：DI-BAX复配热处理协同涂饰处理木材防霉性能
(1)有机/无机复合防霉体系构建：包括防霉剂和助剂，所述防霉剂分别为含3％BAX的防霉剂、含3％DI的防霉剂、含有DI-BAX(1％+0.5％)的防霉剂和含有DI-BAX(1.5％+1.5％)的防霉剂；所述助剂组成如下：2-4份乳化剂、2-4份分散剂、0.7-1.5份渗透剂、60-1000份水、组成；所述的乳化剂为聚氧乙烯醚盐类和脂肪酸失水山梨醇酯两种乳化剂进行乳化处理，所述聚氧乙烯醚盐类为乳化剂重量的45-75份，所述脂肪酸失水山梨醇酯为乳化剂重量的25-55份；所述分散剂为油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺；所述油酸、硫代硫酸钠和异丙基丙烯酰胺的添加比例分别为分散剂总量的20-30份，30-50份和20-50份；所述的渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)水浴加热处理：将(1)中4种防霉剂，分别倒入4个水浴加热锅中，将气干的木片分别放入含有4种不同防霉剂的水浴加热锅中，将温度控制在70℃，处理时间为3h，对照组为纯水浴。
(3)第二次干燥处理：将(2)中热浴过的木片置于恒温箱中烘干；
(4)防霉剂与水性涂料的复配：将防霉剂均匀分散到水性涂料中，再将复配物均匀涂刷在步骤(3)所制得的木片表面；所述复配物中防霉剂占比1％-10％，水性涂料占比90％-99％，对照组为未涂刷。
(5)将经过上述处理的木片置于实验室培育有黑曲霉、混合霉菌种的环境中；试样接菌与培养方法为：试样接菌前，同一组试样用多层纱布包好，以120℃蒸汽灭菌30min，待冷却后接菌；在无菌条件下，在已涂布菌丝的培养基上先放2根已灭菌的玻璃棒(直径约3mm)，平行排列，再将试样放在玻璃棒上面，每个培养皿内放2块试样；最后将培养皿立即放回温度28±0.2℃、相对湿度85％的恒温恒湿培养箱中，培养4周。
经测试，防霉木材在黑曲霉和混合菌环境下的霉变率均有所降低，涂饰后的木材防霉性优于未涂饰的木材，仅仅BAX处理组的木材有小面积的感染，且菌丝密度较低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1：配制防霉剂：DI-BAX；
S2：防霉剂蒸煮处理：将防霉剂加入恒温水浴锅中，加入木竹片，将温度设置在70℃，蒸煮时间为3h；
S3：干燥处理：将步骤S2中防霉剂热浴过的木竹片放于恒温箱中，在60℃条件下烘至恒重；
S4：防霉剂与水性涂料的复配：将防霉剂均匀分散到水性涂料中，再将复配物均匀的涂刷在步骤S3所制的木竹片表面。
2.根据权利要求1所述的一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法，其特征在于：步骤S4中，所述复配物中防霉剂占比1％-10％，水性涂料占比90％-99％，上漆量为110g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法，其特征在于：步骤S1中，所述防霉剂DI-BAX包括防霉剂和助剂，所述防霉剂由硼酸盐、季铵盐类、菊酯类、无机硼化合物和唑类等防霉剂组成，助剂由水、乳化剂、分散剂和渗透剂组成，形成有机/无机复配形式。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种多技术耦合的木竹材防霉处理方法的应用，其特征在于：应用于木材或竹材的防霉处理中，木竹材防霉剂可以防治黑曲霉和混合菌种。
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