新型木材納米防腐劑的抑菌性研究

1、新型木材納米防腐劑的抑菌性研究    摘要：論文以自我研制的新型木材防腐劑為防腐藥劑，選擇已經(jīng)發(fā)生初期輕微藍變的試件和沒有腐朽的試件對照試驗，通過施加防腐劑、接種白腐菌、軟腐菌和褐腐菌實驗，按照不同時間檢測試件的順紋抗壓強度和失重，分析新型木材納米防腐劑的抑菌性能及對不同菌種的抑菌效果。結(jié)果表明：該新型木材防腐劑具有一定的防腐作用，從順紋抗壓強度和失重結(jié)果比較看出，防腐劑對褐腐菌具有較好的抑菌性能，在試驗近90天的時間內(nèi)基本保持順紋抗壓強度不變，并且試件失重很少，可見銅對褐腐菌作用效果顯著;對白腐菌和軟腐菌效果不明顯，需要進行防腐劑的復(fù)配進一步試驗;對已

2、發(fā)生初期輕微藍變的試件，施加防腐劑基本沒有作用。關(guān)鍵詞：木材納米防腐劑 順紋抗壓強度 失重 抑菌性木材，這種天然生長的生物有機高分子材料與人類的關(guān)系最為密切，長久以來被廣泛應(yīng)用于家具、裝飾、建筑、交通等人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。然而，木材在具有眾多優(yōu)點的同時卻容易遭受菌蟲的侵害而發(fā)生腐朽霉變，嚴(yán)重影響了木材的使用。并且我國的木材資源短缺，如何合理高效地利用現(xiàn)有的木材資源更好地為人類服務(wù)，如何延長木材的使用壽命、節(jié)能減排，是擺在我們面前的首要任務(wù)。長久以來，科研工作者致力于木材防腐劑的研究開發(fā)，通過對木材施加防腐劑來提高其使用周期。隨著人們環(huán)保意識的加強和地球環(huán)境壓力的加大，一些對環(huán)境和人畜有不

3、良影響的防腐劑漸漸走出人們視線，取而代之的是要研制出新型的環(huán)境友好型木材防腐劑2。該研究使用的是一種自我研制的新型木材納米防腐劑，具有原料尺度小、容易滲入木材孔隙、抗流失性好、環(huán)境友好等性能。本試驗是將該防腐劑用于木材防腐，檢驗其對木腐菌、褐腐菌和軟腐菌的殺菌能力，為獲得高效、環(huán)保的新型木材防腐劑提供前期試驗數(shù)據(jù)，為木結(jié)構(gòu)建筑和木質(zhì)文物的防腐修復(fù)奠定前期研究基礎(chǔ)1。1材料與方法1.1 試驗材料木材納米防腐劑：主要成分為氧化銅，采用超聲復(fù)配方式制備成納米級木材防腐劑;試菌：白腐菌，褐腐菌，軟腐菌試材：選取工廠院內(nèi)存放的樺木，分為兩部分。一部分已發(fā)生初期霉變的木材，另外一部分為沒有缺陷的木材，鋸制

4、成20*20*30的試件。本試驗共分八組試件：發(fā)生初期輕微藍變的木材試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標(biāo)記為A1、A2等，加防腐劑試件標(biāo)記為B1、B2等);褐腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標(biāo)記為HK1、HK2等，加防腐劑試件標(biāo)記為H1、H2等);白腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標(biāo)記為BK1、BK2等，加防腐劑試件標(biāo)記為B1、B2等);軟腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標(biāo)記為RK1、RK2等，加防腐劑試件標(biāo)記為R1、R2等)。按照要求處理試件后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，記錄放入的時間，每隔一定時間分別取出每組試件3根，干燥稱重，測量其順紋抗壓強度并記錄數(shù)

5、據(jù)。1.2 試驗設(shè)備電熱恒溫恒濕培養(yǎng)箱：溫度30士2，相對濕度75%-85%鼓風(fēng)干燥烘箱：溫度105士2蒸汽滅菌器:壓力0.25MPa,溫度138分析天平：感量，0.01 g真空泵：真空度，0.1 MPa培養(yǎng)皿：玻璃，直徑9 cm培養(yǎng)瓶：500 mL，廣口玻璃錐形瓶無菌接種室及超凈工作臺等41.3 試驗步驟和方法將發(fā)生初期藍變的試件按照要求，1組施加防腐劑，另外1組不加防腐劑，置于培養(yǎng)瓶放入培養(yǎng)箱中;選取另外6組試件中的3組，放在加壓罐內(nèi)，先抽真空，在80Kp的壓力下保持30min，然后加壓至1Mp，保持30min，直至木材防腐劑充分地浸入木材試件后取出，將木材表面的防腐劑擦干、稱重并放入烘箱

6、干燥;按照要求將培養(yǎng)的白腐、褐腐和軟腐細菌接種到以上6組木材試件上，將接種后的木材試件放置于配置好的河沙培養(yǎng)基，置于培養(yǎng)瓶中，放置在恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，調(diào)整培養(yǎng)箱的溫度30，濕度80%。圖1為培養(yǎng)的試菌和放入培養(yǎng)箱中的試件。將從培養(yǎng)箱中取出的試件，按照GB193591木材順紋抗壓強度試驗方法測量試件的順紋抗壓強度，按照LY/T1283-1998木材防腐劑對腐朽菌毒性試驗方法檢測試件失重。2結(jié)果與分析2.1 白腐菌試驗結(jié)果分析圖2左圖為不同時間內(nèi)檢測的白腐菌腐朽材順紋抗壓強度，隨著時間的延長白腐試件強度整體上有下降趨勢，但加防腐劑試件普遍比未加防腐劑試件強度高，說明加入防腐劑可以阻止腐朽材力學(xué)強度

7、的快速降低。因為引起白腐的真菌能使木材中木質(zhì)素的含量顯著減少，而作為骨架物質(zhì)的纖維素和半纖維素的含量變化較小，碳的含量略微減少或很少變化，所以其強度變化較小。圖2右圖表示的是白腐菌腐朽材前后質(zhì)量差對比圖，隨著時間的增加，加防腐劑試件質(zhì)量逐漸減小，但是未加防腐劑試件質(zhì)量不降反增。分析其原因可能是：在對腐朽試件進行真空加壓注入防腐劑的過程中，木材中可能有部分抽提物流出，增加了試件的滲透性，而未加防腐劑試件沒有抽真空和加壓過程，試件內(nèi)抽提物沒有減少，滲透性沒有改變，由此說明抽真空和加壓對于施加的藥劑更好地深入木材內(nèi)部具有比較顯著的效果3;另外，將試件從培養(yǎng)皿中取出時沒有清理干凈試件表面的殘留雜質(zhì)，致

8、使試驗誤差導(dǎo)致質(zhì)量不降反增也是原因之一。由此說明該木材防腐劑對白腐菌有一些抑菌性，但是效果不顯著。2.2 軟腐菌試驗結(jié)果分析圖3左圖為軟腐菌腐朽材順紋抗壓強度，由圖可以看到：加防腐劑試件順紋抗壓強度除第1次測定的數(shù)據(jù)外，普遍比未加防腐劑試件強度高或者持平，并且隨著時間的延長(第4次檢測)，沒有施加防腐劑的試件強度下降顯著，施加防腐劑試件的強度與初期相比基本沒有變化。圖3右圖是測量的軟腐菌腐朽材前后質(zhì)量差對比圖，由圖可見，加防腐劑的試件由第2次檢測開始質(zhì)量開始下降，而且還有隨著時間延長質(zhì)量下降增加的趨勢，而未加防腐劑的試件隨著時間的增加其質(zhì)量反而增加。分析其原因還是在加防腐劑時提高了木材的滲透性

9、所致。由此說明該木材防腐劑對軟腐菌有一定的抑菌作用，可以保持其順紋抗壓強度，但是對失重效果不顯著。2.3 褐腐菌試驗結(jié)果分析圖4左圖為測量的順紋抗壓強度，可以看到，隨著時間的增加，加防腐劑試件強度并未發(fā)生明顯降低，基本保持了試件的初期強度。而未加防腐劑試件強度迅速降低，降幅明顯，第4次檢測的強度與初期強度相比大約下降了70%。右圖是試件的失重值，可以看出：隨著時間的延長，加防腐劑試件質(zhì)量降幅較小，而未加防腐劑試件質(zhì)量降幅逐漸增大，特別是最后兩次測量，可以明顯看出其質(zhì)量遞減的趨勢。原因是受褐腐菌侵蝕的木材，細胞壁中纖維素和半纖維素的含量大幅度減少，而木質(zhì)素的絕對量幾乎沒有變化，碳的含量略微增加，

10、木材在腐朽初期的密度一般不降低，而在某些情況下，由于木材內(nèi)聚集有色素，密度甚至?xí)岣摺ｋS著腐朽的繼續(xù)發(fā)展，腐朽材的密度減小，在腐朽后期密度較正常材明顯降低5。腐朽材的吸水性和滲透性，在腐朽初期與健全材沒有明顯區(qū)別，在腐朽后期吸水性增加、滲透性顯著提高6。結(jié)合順紋抗拉強度可以說明，該木材防腐劑對褐腐菌具有很好的抑菌效果。2.4 自然藍變試驗結(jié)果分析圖5選取的是自然發(fā)生藍變霉菌侵蝕的試件，由于試件上面的藍變不多，并且放置在室內(nèi)一段時間，因此大多數(shù)霉菌已經(jīng)死掉。因此我們看到，加防腐劑試件強度與未加防腐劑試件強度基本沒有差別，兩個對照組試件質(zhì)量差別也不明顯，并且隨著時間的增加，兩種對照組試件強度和質(zhì)量

11、均未有明顯下降。說明該試件上面并沒有足夠的藍變菌，施加防腐劑對其基本沒有影響，同時表明該防腐劑對木材藍變沒有什么作用。3結(jié)論通過接種白腐、軟腐、褐腐菌以及選取有初期輕微藍變的試件，對其施加研制的新型木材防腐劑，在不同時間進行順紋抗壓強度和失重的檢測，驗證該防腐劑對不同菌種的作用效果，得到如下結(jié)論：(1)研制的新型木材納米防腐劑具有一定的防腐作用，但是防腐效果不顯著，因此需要研究復(fù)配技術(shù)，繼續(xù)深入進行試驗;(2)加入防腐劑后，褐腐菌試件的順紋抗壓強度基本保持沒有下降，但是對另外白腐和軟腐試件的順紋抗壓強度影響效果不明顯，說明銅防腐劑對褐腐具有良好的抑菌性;(3)加入防腐劑后，褐腐菌試件質(zhì)量保持沒有失重，另外兩種試件均有失重現(xiàn)象產(chǎn)生，該防腐劑對褐腐菌的抑菌性強于另外2種細菌，單純使用銅做防腐劑對白腐、軟腐的防腐效果不顯著;(4)對已經(jīng)發(fā)生初期輕微藍變的試件，是否添加防腐劑基本沒有影響。本論文為東北林業(yè)大學(xué)本科創(chuàng)新項目和國家林業(yè)局948引進項目(2009-4-49)部分研