CN101284386A - 纳米木材防腐剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米木材防腐剂及其制造方法，其中的防腐剂是由0.2－5.0重量份(下同)生物杀灭剂、0.4－6.0份水溶性高分子聚合物、0.1－6.0份表面活性剂、5.0－10.0份有机溶剂、65－95份水组成，本防腐剂制造方法：将水溶性高分子聚合物溶于有机溶剂中，再加入生物杀灭剂；再加入表面活性剂，维持40－50℃，充分搅拌制成浓缩液；在一定搅拌速度下充分搅拌中按照合适速度加水即成。本防腐剂应用于木材、竹材、秸秆、麻片等植物纤维材料的防腐处理；具有防腐剂不含重金属元素、能保持植物纤维本色，防腐性能高，对环境无污染；可采用浸泡、涂刷、喷淋、加压浸注等多种方法进行处理等优点。
Description
技术领域
本发明涉及木材、竹材、作物秸秆、麻片等含植物纤维材料防腐处理的防腐剂及其制造方法，尤其是纳米级的木材防腐剂及其制造方法。
背景技术
目前最为常用的木材防腐方法还是化学药剂防腐。使用最多的是水溶性防腐剂，约占防腐剂使用总量的3/4。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％。但由于这些防腐剂中含有对人和环境有潜在威胁的重金属元素铬、砷等，在欧美等发达国家已经限制使用。
由于常用的防腐剂存在上述不足，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。目前研究较多的包括水溶性的烷基铵类化合物(AAC)、氨溶季铵铜(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。其中AAC抗流失性较差，而ACQ处理木竹材后，木竹材颜色较深，影响了木竹材的后续加工和应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境相容性好、保持木竹材本色、防腐性能高的纳米木材防腐剂及其制造方法。
本发明的目的可以通过如下措施来实现：纳米木竹材防腐剂包含有生物杀灭剂、水溶性高分子聚合物、表面活性剂、有机溶剂和水，各组成成分的重量份为：
生物杀灭剂 0.2-5.0份
水溶性高分子聚合物 0.4-10.0份
表面活性剂 0.1-10份
有机溶剂 5.0-10.0份
水 65-95份
所述的生物杀灭剂为杀真菌剂和杀虫剂，杀真菌剂和杀虫剂的比例为6-10∶1。其中杀真菌剂由丙环唑、氨基甲酸正丁基碘代炔丙酯、戊唑醇、二硫氰基甲烷、4，5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(简称：噻唑啉酮)中任意两种按重量1∶1比例组成。其中杀虫剂是高效氯氰菊酯、吡虫啉、噻虫啉中的任意一种。
所述的水溶性高分子聚合物为共聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯一丙烯酸酯类聚合物等中的任意一种。
表面活性剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。其中非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
有机溶剂为C3-C8的脂肪醇，如正丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、正辛醇等中至少一种。
配制防腐剂的水质要求符合国家自来水标准。
本纳米木材防腐剂的生产步骤为：
①先将0.4-6.0重量份水溶性高分子聚合物溶于重量份5.0-10.0份有机溶剂中，再加入0.2-5.0重量份生物杀灭剂，在40-50℃下搅拌，至完全溶解；
②在①制备的溶液中加入0.1-6.0重量份表面活性剂，维持温度为在40-50℃，搅拌至完全溶解，即得到木材防腐剂浓缩液；
③在200-1000转/分钟转速下，充分搅拌由②制备的木材防腐剂浓缩液，维持温度20-40℃，边搅拌边以1-10L/min的流速加入65-95重量份水，维持20-40℃，搅拌1h，即制得纳米木材防腐剂。制得的木材防腐剂用于木竹材的防腐处理。制得的木材防腐剂其粒径经动态光散射粒径测试仪测定为50-500nm，外观为透明溶液。该纳米木竹材防腐剂在使用时，用65-95重量份的水稀释，按照具体材料的防腐要求来确定具体浓度。
本纳米木材防腐剂为水基防腐剂，可广泛应用于木材、竹材、麻片、麻纤维、秸秆等植物纤维材料防腐，该防腐剂还可以加入其他组分如染料、阻水剂、抗氧化剂等。根据木材颜色的需要，可以加入各种染料；阻水剂包括各种蜡型阻水剂如巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡，以及硅酮；稳定剂可以包括各种UV吸收剂如4-氨基苯甲酸、3-苯亚甲基樟脑、苯酚、苯甲酸、水杨酸-2-乙基己基酯等。
具体实施方式
危害木材的腐朽菌主要有白腐菌彩绒革盖菌(Trametesversicolor)、褐腐菌棉腐卧孔菌(Postia placenta)和白蚁。而丙环唑、氨基甲酸正丁基碘代炔丙酯、戊唑醇、二硫氰基甲烷、4，5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(简称：噻唑啉酮)等单一性杀真菌剂对白腐菌彩绒革盖菌和褐腐菌棉腐卧孔菌均尚欠理想防腐效果，所以本发明采用了两两组合的方式，以加强对白腐菌彩绒革盖菌和褐腐菌棉腐卧孔菌的杀灭效果。试验表明，本发明的杀真菌剂两两配比，对白腐菌彩绒革盖菌和褐腐菌棉腐卧孔菌防治还具有不同程度的增效作用。为了防治白蚁对木竹材的危害，本纳米木材防腐剂还加入了可以防治白蚁的杀虫剂高效氯氰菊酯、吡虫啉、噻虫啉中的任意一种。
本发明的有益效果是：防腐剂不含重金属元素、能保持植物纤维本色，可采用浸泡、涂刷、喷淋、加压浸注等多种方法处理，防腐性能高、使用范围广。
实施例
各实施例的组成成分与配比见表1。以下用表1中的实施例6和9来说明。
实施例6
欲配制10.0kg主要由丙环唑、戊唑醇及高效氯氰菊酯组成的复合物防腐剂，则应该相应地称取水溶性高分子聚合物共聚维酮0.5kg，杀真菌剂丙环唑和戊唑醇各0.1kg，杀虫剂高效氯氰菊酯0.03kg，在45℃下搅拌，溶于0.68kg有机溶剂正丁醇中；再分别加入表面活性剂月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯0.45kg，十二烷基苯磺酸钙0.05kg，搅拌溶解；保持温度25℃，以200转/分钟转速搅拌下，以5L/min的速度滴加8.09kg的水。加水完毕，继续搅拌0.5h，制得10kg主成份为丙环唑、戊唑醇和高效氯氰菊酯的防腐剂溶液，可以直接用于防腐处理或进一步稀释再用。
实施例9
欲配制9.81kg主要由丙环唑、二硫氰基甲烷和吡虫啉组成的复合物防腐剂，则应该相应地称取有机溶剂正辛醇0.53kg，将0.55kg水溶性高分子聚合物苯乙烯-丙烯酸酯类聚合物，在45℃下溶解于其中，再分别加入杀真菌剂丙环唑、二硫氰基甲烷各0.16kg，以及杀虫剂吡虫啉0.05kg，搅拌溶解；再加入表面活性剂三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯0.38kg、十二烷基苯磺酸钙0.05kg，搅拌溶解；保持温度28℃，以300r/min转速搅拌下，以1L/min的速度滴加7.93kg的水；加水完毕，继续搅拌0.5h，制得9.81kg主成份为丙环唑、二硫氰基甲烷和吡虫啉的防腐剂溶液，可以直接用于防腐处理或进一步稀释再用。
表1中所列的其他实施例各成分及其重量份见表1，采用与实施例6、9相同的方法即可。
表1中所列的防腐剂12项实施例，各组分选取的配比值是优选配比值，各组分的其他端值配比也能达到合格的制剂形态和合理的防腐效果，由于数据过于膨杂，恕不细列。12项实施例中，防腐效果最好的是丙环唑、戊唑醇及高效氯氰菊酯防腐剂(实施例6)，其次是丙环唑、二硫氰基甲烷吡虫啉防腐剂(实施例9)。
下面选用五种防腐剂进行木材处理及防腐试验的效果介绍如下：
采用《木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法》(LY/T 1283-1998)中规定的方法处理供试木竹材试块，测定其吸药量和防腐效果，防腐防霉及防虫有效成分的固着率采用高效液相色谱测定。配制的防护剂实验结果见表2、表3。
表2纳米木材防腐剂在马尾松木材和竹材中的固着率
注：表2中吸药量为每立方米木或竹材吸收的干药剂量。有机杀菌剂固着率以复合防腐剂中所有有机防腐、防霉及防虫剂之和计算，采用高效液相色谱测试及计算得到。
表3纳米木材防腐剂处理材的耐腐性试验结果
注：表3中吸药量为每立方米木或竹材吸收的干药剂量。
采用透射电镜观察处理木材和对照木材，观察表明对照木材在腐朽3个月后，径切面在导管、木纤维和木射线中均有菌丝分布，其中导管中布满菌丝，木纤维上有穿孔；而处理材腐朽3个月后径切面显示导管、木纤维和木射线中均无菌丝分布，这说明处理后毛白杨具有较好的耐腐性能。
Claims (6)
1、一种纳米木材防腐剂，包含有生物杀灭剂、水溶性高分子聚合物、表面活性剂、有机溶剂和水，各组成成分的重量份为：
生物杀灭剂 0.2-5.0份
水溶性高分子聚合物 0.4-6.0份
表面活性剂 0.1-6.0份
有机溶剂 5.0-10.0份
水 65-95份
2、如权利要求1所述的纳米木材防腐剂，其特征在于所述的生物杀灭剂是杀真菌剂和杀虫剂，杀真菌剂和杀虫剂的比例为6-10∶1。其中：杀真菌剂由丙环唑、氨基甲酸正丁基碘代炔丙酯、戊唑醇、二硫氰基甲烷、4，5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮中任意两种按重量1∶1比例组成；杀虫剂是高效氯氰菊酯、吡虫啉、噻虫啉中的任意一种。
3、如权利要求1所述的纳米木材防腐剂，其特征在于所述的水溶性高分子聚合物为共聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丙烯酸酯类聚合物中的任意一种。
4、如权利要求1所述的纳米木材防腐剂，其特征在于所述的表面活性剂由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂组成。其中非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钙或十二烷基苯磺酸钠。
5、如权利要求1所述的纳米木材防腐剂，其特征在于所述的有机溶剂为C3-C8的脂肪醇中至少一种。
6、一种纳米木材防腐剂制造方法，其特征在于生产步骤为：
①先将0.4-6.0重量份水溶性高分子聚合物溶于5.0-10.0重量份有机溶剂中，再加入0.2-5.0重量份生物杀灭剂，在40-50℃下搅拌，至完全溶解；
②在①制备的溶液中加入0.1-6.0重量份表面活性剂，维持温度40-50℃，搅拌至完全溶解，即得到木材防腐剂浓缩液；
③在200-1000转/分钟转速下，充分搅拌由②制备的木材防腐剂浓缩液，维持温度20-40℃，边搅拌边以1-10L/min的流速加入65-95重量份水，维持20-40℃温度，再搅拌1h，即制得纳米木材防腐剂。
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