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木材防腐剂的研究进展.doc

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木材防腐剂的研究进展.doc
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木材防腐剂的研究进展木材是一种天然有机材料,具有明显的生物特性,易被菌、虫、海生钻孔虫等生物侵袭。在使用前,根据不同的应用环境,选用合适的防腐剂,进行恰当的处理,则可以有效地延缓木材腐朽。随着人们生活水平的提高,对木材的需求量也日益增加。我国可采伐使用的森林资源十分有限,寄希望于使用大量外汇进口木材也是不现实的。立足于国内,充分利用现有资源,走可持续发展之路,是我国木材工业发展的必由之路。对木材进行防腐处理,延长木制品的使用年限,是节约木材、保护森林资源的重要途径之一。我国目前经防腐处理后使用的木材很少,且大多使用的是对人类和环境危害大的传统的木材防腐剂。因此了解木材防腐剂进展,研制和开发新型木材防腐剂是十分必要的。1 传统防腐剂研究与使用概况到目前为止,最为常用防止木材腐朽的方法还是用化学药剂防腐。当前使用最多的是水溶性防腐剂,约占防腐剂使用总量的 3/4[1]。水溶性防腐剂主要有:铜铬砷(CCA)、铜铬硼(CCB)、氟铬酚砷(FCAP)、氨溶砷酸铜(ACA)、酸性铬酸铜(ACC)等。这些药剂已经得到了广泛应用,其中 CCA 的使用量最大,约占水溶性防腐剂使用量的 60%[1]。目前,有关 CCA 的工作主要是 CCA 在木材中的固化和微观分布研究。由于单一防腐剂抗木腐菌、虫的范围比较狭窄,现在一般将两种或几种防腐剂按一定比例混合,不但可以克服单一防腐剂使用时的不足之处,而且还会产生一些新的特性。目前,复合防腐剂已在世界各国得到了最广泛的应用,并取得了很好的效果。2 新型木材防腐剂的研究进展由于传统防腐剂存在诸多不足,迫使人们研究和寻找对人畜无害、对环境无污染、仅对微生物有毒的新型防腐剂。符合上述要求的防腐剂较多,目前研究较多的包括水溶性的烷基铵类化合物(AAC)、氨溶烷基胺铜( ACQ)、硼化物、二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)和油溶性的百菌清(CTL)、有机碘化物(IPBC)等。2.1 新型水溶性防腐剂2.1.1 氨溶烷基胺铜(ACQ,Ammoniacal Copper Quats)ACQ 是美国 CSI 公司研制的木材保护剂,通过了美国环保部门的认可,并进行了标准化工作,列入了AWPA 标准,主要在加拿大、美国等国生产,已作为新一代木材保护剂投入商业应用。根据 AWPA 标准所列,ACQ 有 3 种类型,即 ACQ-A、ACQ-B 和 ACQ-D。其中,ACQ-A 和 ACQ-B 于1992 年列入 AWPA 标准 P5,ACQ-D 于 1995 年列入 AWPA 标准 P5。A 型和 B 型的差异仅是铜和季铵盐的比率不同。在 D 型中没有了氨气的挥发,改善了操作条件,降低了成本,并且处理材不变色[2]。商品 ACQ 原液为深蓝色,在进行防腐处理时,会有刺激性的气体挥发出来。ACQ 有较好的渗透性,对大规格木材处理十分有效。如对于较难浸透的杉木,边材(105mm×105mm×1000mm)的浸润率可达100%,注入量达 300kg/m3(湿质量)以上;原木(直径 100mm,长 1000mm)注入量达500kg/m3(湿质量)以上。室内实验表明:经 ACQ 处理的木材,当保持量为 0.7kg/m3 时(以铜计),其质量损失率低于 10%,吸湿性与未处理的之比为 0.88,对铁钉的腐蚀性与未处理的之比为 1.42。当保持量达到 7.0kg/m3 时(以铜计),经野外实验,5a 仅有轻微腐朽,而没有任何处理的对照组 3a 地下部分就完全腐朽了。另外,ACQ 还可用于铁路枕木的处理,效果很好。由于 ACQ 在处理过程中有挥发性气体,操作人员需要防护装备[3]。ACQ 具有如下优点:①具有良好的防霉、防腐、防虫的性能;②对木材具有良好的渗透性,可用来处理大规格、难处理的木材和木质品;③抗流失性,具有长效性;④低毒不含砷、铬、酚等对人畜有害的物质。ACQ 已成为取代目前在世界各国广泛使用的 CCA 的新一代木材保护剂,现已在美国、日本和东南亚等国家投入使用。目前,国内尚未研究和应用,一些学校和科研单位已开始实验室研制。2.1.2 烷基铵化物(AAC)烷基铵化物(AAC)是第三级铵盐和第四级铵盐的总称,它对广泛围的生物有效力、对环境的影响小、自然降解性好,处理后的木材外观和加工性能与未处理材相似,颇有应用潜力,该药剂于 1998 年再次列入AWPA 标准 P8[4]。AAC 作为木材防腐剂为水溶性的,与铜铬砷类防腐剂价格相近,但其抗流失效力较铜铬砷类防腐剂低。在烷基铵化物中,季铵盐用作木材防腐剂的研究较多。季铵盐本是一种阳离子表面活性剂,自从半个多世纪前 DomagkG 发现含有长链烷基的季铵盐具有强力的杀菌性能以来,被逐步引入到木材保护行业。作为木材防腐剂用季铵盐的筛选围绕着以下几个方面进行:①杀菌的广谱性,即产品对多种木腐菌
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