非水溶性无机盐碱式碳酸锌制剂木材防霉研究

论文摘要

木材是人类生产和生活必需的重要物资,随着人们生活水平的提高,木材需求量日益增加。我国可采伐的森林资源十分有限,木材资源相对紧缺,木材供需矛盾十分突出,而对木材进行防腐处理,可延长木制品的使用寿命,是节约木材、保护森林资源的重要途径之一。我国目前使用的防腐剂主要为CCA、防腐油、硼合物等,但大多对人类和环境有很大危害,常用的无机盐防腐剂八硼酸钠防腐性能良好,却不抗流失,无机盐类防腐剂易进入木材,工艺简单,且开发和研制出的无机盐类防腐剂还很少,因此研究新型无机盐类木材防腐剂十分必要。本文通过探索一种新型非水溶性无机盐,使其填充在木材内部,以期改善木材的某些力学性能基础上提升木材的防腐防霉性能。本课题以非水溶性无机盐碱式碳酸锌制剂为防霉剂防治青霉(Penicillium citrinum)、黑曲霉(Aspergillus niger)霉菌的效果进行了室内试验研究。本实验以杨木(Populus canadensis)、马尾松(Pinus massoniana)为试材,采用双向渗透二次浸渍法填充碳酸钠和氯化锌两种不同的无机盐溶液,使浸入木材的锌离子与碳酸根离子结合,在木材微纤丝间隙和管胞的胞腔中生成稳定的固体化合物碱式碳酸锌,从而使木材中填充了大量的无机物。首先通过正交试验确定最佳填充条件,以及对处理后木材的硬度和未处理的素材进行检测对比；其次,近年来关于木材浸渍改性工艺方面的研究比较多,但浸渍渗透实际过程研究较少,因此课题中通过两次试验探索增重率随时间的变化曲线,讨论无机盐在木材中的渗透吸附过程,建立出了一个符合木材非稳态渗透实际过程的理论模型；最后,试材在正交试验所得出的最佳工艺条件下被填充后按国家标准进行防霉试验,试验结果如下：(1)正交试验表明无机盐浸渍两种试材最佳工艺参数都是温度为30℃,ZnCl2溶液浓度为25%, Na2CO3溶液浓度为25%,此工艺条件下杨木、松木的增重率最高,分别可达28.3%、18.6%。(2)处理过试材硬度比未处理素材硬度有所增强。(3)在探索增重率随时间的变化曲线试验中,利用origin数据分析软件对试验数据进行曲线拟合,得到木材在溶液中的吸附曲线呈S型,溶液在木材中的双向渗透主要是因木材内外溶液浓度差造成的,因此吸附过程可以用S曲线描述,属于多分子层吸附形式,增重率与时间之间关系可以用S曲线方程来表达。(4)按国家标准进行防霉试验得出最佳工艺条件下被化学试剂处理过的马尾松、杨木试块被黑曲霉、青霉侵染4周后霉变程度很小,有的几乎无霉菌侵染,抗霉效力达80%以上；而清水处理作对照的马尾松、杨木试块霉变程度严重,黑曲霉和青霉大面积覆盖试块,等级基本上达到4级,试验说明该无机锌盐低毒,对环境友好且具有抗流失性,符合新型防霉剂的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 木材防腐剂和防腐处理工艺
• 1.1.1 木材防腐剂的种类及应用
• 1.1.2 木材防腐处理工艺
• 1.2 国内外木材防腐研究的现状及趋势
• 1.2.1 国外木材防腐的研究现状
• 1.2.2 国内木材防腐的研究现状
• 1.2.3 木材防腐的发展趋势和前景
• 1.3 杨木和马尾松的特点及利用现状
• 1.4 研究方向
• 1.4.1 课题依据
• 1.4.2 课题理论基础
• 1.4.3 研究内容
• 2 杨木、马尾松无机盐填充浸渍工艺
• 2.1 试验材料、设备和方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 试验方法
• 2.2 实验现象及结果分析
• 2.2.1 实验现象
• 2.2.2 实验结果及分析
• 2.3 验证试验
• 2.4 硬度检测
• 2.5 小结
• 3 增重率随时间变化实验
• 3.1 实验材料及方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 实验结果及讨论分析
• 3.2.1 实验结果
• 3.2.2 试验讨论与分析
• 3.2.3 曲线方程拟合
• 3.2.4 实测值曲线与预测值曲线比较
• 3.2.5 不同尺寸的拟合曲线比较
• 3.3 小结
• 4 增重率随时间变化二次试验
• 4.1 实验材料及方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 试验讨论和分析
• 4.2.3 曲线方程拟合
• 4.2.4 实测值曲线与预测值曲线比较
• 4.3 小结
• 5 碱式碳酸锌防霉效果研究
• 5.1 碱式碳酸锌盐的抗流失性试验
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.1.3 试验结果及分析
• 5.2 碱式碳酸锌木材防霉试验
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 试验设备
• 5.2.3 试验方法
• 5.2.4 试验结果及分析
• 5.3 小结
• 6 结语及建议
• 6.1 结语
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录（攻读硕士学位期间发表论文）
• 致谢