木材,竹材防腐常见标准
- (1)GB/T 29905-2013《木材防腐剂流失率试验方法》;
- (2)GB/T 40630-2021《木材刻痕防腐处理技术要求》;
- (3)GB/T 13942.1-92《木材天然耐腐性试验方法》;
- (4)LY/T 1283-2011《木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法》;
- (5)LY/T 3195-2020《防腐竹材的质量要求》;
- (6)BS EN 113-1993《木材防腐剂:对损害木材的担子菌纲防护效果的测定试验方法 、有毒物数值的测定》。
竹材防腐
与木材类似,竹材的腐烂类型可以分为褐腐、白腐和软腐。
白腐菌和褐腐菌隶属于担子菌门(Basidiomycota),而软腐菌则隶属于子囊菌门(Ascomycota)和半知菌类(Fungi Imperfecti)。
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褐腐真菌选择性地腐烂结构碳水化合物,半纤维素降解。
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白腐真菌腐烂所有结构细胞壁成分,它选择性地降解半纤维素和木质素,并去除木质素和结构碳水化合物,导致细胞壁的均匀衰变。竹材中木聚糖和木质素的结构与木材不同,这可能导致竹材与木材降解机制的差异。
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软腐是用来描述由某些子囊菌引起的木质细胞壁真菌腐烂的特殊模式。次生木材的纤维和管胞腐烂的形态特征是在次生细胞壁中生长的菌丝周围形成离散的腔。
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黄孢白腐菌对竹材中木质素的降解性强于半纤维素和纤维素。
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褐腐菌对半纤维素部分的降解性高于纤维素和木质素。在衰变过程中发生了氧化和水解表面反应,但对纤维素和木质素的反应速率不同。
天然竹材表面含有大量的天然脂肪物质以及蜡质层,这些材料不利于竹材的胶合。竹材缺少了横向木射线,这也导致了胶黏剂很难向材料内部的渗透,只能通过细胞间隙进行传播竹材缺少了横向木射线,这也导致了胶黏剂很难向材料内部的渗透,只能通过细胞间隙进行传播。
胶黏剂的渗透性能对于界面力学性能的影响起着重要的作用。渗透是指胶黏剂进入基材表面的空隙或进入基材本身的能力。低分子量树脂对细胞壁的穿透更多,而中、高分子量树脂仅穿透轻微的。低分子量的树脂也更有助于尺寸稳定性和抗衰变。
为了减少亲水性效应,木材上疏水性基团的乙酰基化和接枝是一般的方法。
乙酰化改性
乙酰化基本上是木材中可用的羟基与乙酸酐反应的酯化过程。其原理是利用疏水性乙酰基取代木材细胞壁物质中的亲水性羟基从而减少木材中的羟基数量,并在细胞壁内部产生充胀作用,由此提高木材的尺寸稳定性和耐菌腐能力。
乙酸酐与木材的接枝反应一般在催化剂(如吡啶、醋酸钾等)和热的共同作用下实现。
产业化的乙酰化处理技术与实验室技术相比已经大大简化,处理体系不需加入催化剂,而是直接将木材置于酸酐液体中,在真空、压力作用下完全浸透,之后将多余的酸酐排除。浸渍木材在温度120 ℃左右实现酸酐与细胞壁物质的接枝反应,之后反应容器抽真空,以去除未反应的酸酐和反应副产物醋酸。为进一步除去挥发性的反应副产物,乙酰化木材需要经历以蒸汽/水处理为主的后处理。
乙酸酐与木质素的反应最活跃,半纤维素次之,纤维素最低,聚合温度与接枝反应程度呈正相关性。
乙酰化处理后结晶程度增加,这主要归因于酸酐与纤维素非结晶区物质、木质素和半纤维素反应而增大结晶程度(
Rowell 报道了一篇关于木材乙酰化反应的综述。已研究的化学物质包括酸(羧酸、邻苯二甲醛酸)、醛(甲醛、双功能醛、乙醛、氯醛)、氯化物(酸氯化物、烷基氯化物)、酯(β-丙内酯)、烯酮、异氰酸酯、丙烯腈、硫酸二甲酯和环氧化合物[105]。据报道,所有这些化学物质都可以通过与羟基反应在木材表面形成疏水层,减少极性胶胶黏剂对木材的润湿性。
接枝改性
接枝是指各种物质,如聚合物或单体,以及较小的有机或无机化合物在表面的官能团上的共价键合。对于木材表面,通过与木材聚合物中现有的官能团(主要是羟基)反应,引入了新的官能团。接枝过程可以通过等离子体、湿化学方法甚至酶的方法来实现。处理后的木材表面的润湿性由接枝到木材上的官能团决定的[106],疏水基团会减少木材的润湿性。延长接枝的反应时间会使得木材表面上产生大量的疏水性基团,进而形成一个不易湿的表面,从而降低材料表面的润湿性。Ayrilmis[107]等人研究了硼硼酸化合物磷酸单铵和磷酸二铵的阻燃处理层压单板木材(LVL)的润湿性。CCA 处理通过具有高表面能的金属盐,降低了材料的润湿性,增加了木材的总表面自由能。
金属离子抑制细菌的活性按下列顺序递减:Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Z
参考文献
[1]鞠泽辉.受迫于高压电场金属原位迁移下功能性竹材的研究[D].南京林业大学,2022.DOI:10.27242/d.cnki.gnjlu.2022.000003.
[2]谢延军,符启良,王清文,等.木材化学功能改良技术进展与产业现状[J].林业科学,2012,48(09):154-163.
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