CN107696210A - 一种蛋白质‑矿物质复合木材防腐剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蛋白质‑矿物质复合木材防腐剂及其制备方法，该防腐剂包括硫酸铜、硼砂、纳米羟基磷灰石以及鸡羽热解液组分，鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。本发明相比现有技术具有以下优点：硫酸铜、硼砂、纳米羟基磷灰石与羽毛蛋白发生化学反应形成一种氨基酸金属盐、氨基酸盐，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，纳米羟基磷灰石的加入能够提高防腐剂的防腐作用。防腐处理后对木材材色影响较轻，经耐腐试验证明防腐剂的防腐效果较没添加羟基磷灰石的蛋白防腐剂效果更佳，得到了明显改善。
Description
技术领域
本发明设计木材防腐技术领域，尤其涉及的是一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂及其制备方法。
背景技术
传统使用的木材防腐剂由于具有毒性，容易给人类和周围环境带来危害和污染，如常用的木材防腐剂有煤杂酚油、五氯苯酚、铬化砷酸铜(CCA)等，其中煤杂酚油、五氯苯酚对环境和人畜有较大的毒性，砷和铬同样会威胁人体健康和环境质量，因此为顺应环境保护的需求，开发研究具有环保性能，且抗流失性能强的防腐剂是当今木材防腐剂研究的趋势。
相比之下铜对真菌有较好抑制作用的同时，对环境柔和对人畜无害，此外，硼化物防腐剂也日益增多，硼化物既能使木材免受真菌的侵害，又能防昆虫并且毒性特别低。截至目前的报导主要是将铜基防腐剂、硼基防腐剂分别应用于木材防腐领域，或者将两者混合复配应用，但将铜、硼、纳米羟基磷灰石与有机化合物复合，生成多功能型蛋白-矿物质防腐剂的研究或产品还未见报导。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，其特征在于包括以下组分：
硫酸铜4-8份；
硼砂4-8份；
纳米羟基磷灰石0.2-1份；
鸡羽热解液5-30份；
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的，所述鸡羽热解液中蛋白质的质量浓度为60±5％。
作为对上述方案的进一步改进，各组分的含量为：
硫酸铜4份；
硼砂6份；
纳米羟基磷灰石0.5份；
鸡羽热解液20份。
作为对上述方案的进一步改进，所述鸡羽热解液的热解步骤如下：
步骤一、取新鲜鸡羽毛洗净后用亚硫酸氢钠浸泡处理，处理时间为16-30h；
步骤二、将预处理后的鸡羽置于氢氧化钠溶液中进行热解4-8h，形成所述鸡羽热解液。
作为对上述方案的进一步改进，热解过程中鸡羽与氢氧化钠溶液的重量份为1:4-1:10，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为6-8％，热解过程的温度为140-160℃。
本发明还提供一种上述任一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂的制备方法，步骤如下：
步骤①、按配比量取硫酸铜、硼砂和纳米羟基磷灰石，在25-30℃下，混合后一起溶解于水中，充分溶解后得蓝色悬浊液；
步骤②、搅拌并加入鸡羽热解液，形成灰褐色混浊液，即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤②中，向形成的灰褐色混浊液缓慢滴入盐酸或乙酸，同时搅拌调节使其PH值为4.5-5.5，再加入氨水直至溶液澄清形成深蓝色澄清溶液，即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明所述的木材防腐剂中具有螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的；此外，本发明所述的木材防腐剂配方中的鸡羽毛蛋白为天然材料，羟基磷灰石为矿物质材料，具有来源广泛、无毒无害等优点。观察评定处理材的外观可知，经过防腐处理的木材较之空白试件，没有明显变化且颜色均匀，可以认为该防腐剂对木材材色基本没有影响。对比耐腐试验后空白试件与防腐试件的外观，空白试件表面腐蚀十分严重，防腐试件保持了很好的完整度和色泽，说明该防腐剂对木材有较好的防腐效果。
附图说明
图1是经实施例1、实施例2和实施例3处理后的木材防腐效果对比图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，包括以下组分：
硫酸铜4份；
硼砂4份；
纳米羟基磷灰石0.2份；
鸡羽热解液18份。(鸡羽热解液中蛋白质含量为60％)
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。鸡羽热解后能够获得大量水溶性蛋白质，这些蛋白质与硼砂和硫酸铜作用后，形成螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的。经测试，经过本防腐剂处理后的木材失质率仅为15.3％。
实施例2
一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，包括以下组分：
硫酸铜5份；
硼砂5份；
纳米羟基磷灰石1份；
鸡羽热解液25份。(鸡羽热解液中蛋白质含量为55％)
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。鸡羽热解后能够获得大量水溶性蛋白质，这些蛋白质与硼砂和硫酸铜作用后，形成螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的。经测试，经过本防腐剂处理后的木材失质率仅为13.2％。
实施例3
一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，包括以下组分：
硫酸铜4份；
硼砂6份；
纳米羟基磷灰石0.5份；
鸡羽热解液20份。(鸡羽热解液中蛋白质含量为65％)
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。鸡羽热解后能够获得大量水溶性蛋白质，这些蛋白质与硼砂和硫酸铜作用后，形成螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的。经测试，经过本防腐剂处理后的木材失质率仅为9.32％。
实施例4
一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，包括以下组分：
硫酸铜4份；
硼砂4份；
纳米羟基磷灰石0.2份；
鸡羽热解液5份；(鸡羽热解液中蛋白质含量为62％)
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。鸡羽热解后能够获得大量水溶性蛋白质，这些蛋白质与硼砂和硫酸铜作用后，形成螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的。
实施例5
一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，包括以下组分：
硫酸铜8份；
硼砂8份；
纳米羟基磷灰石1份；
鸡羽热解液30份；(鸡羽热解液中蛋白质含量为58％)
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的。鸡羽热解后能够获得大量水溶性蛋白质，这些蛋白质与硼砂和硫酸铜作用后，形成螯合的蛋白铜硼盐，具有很好的固着性，纳米羟基磷灰石具有载体作用，并能和蛋白质胺基、羧基有结合作用，在进入到木材的当中后，能在木材内部形成一种不溶于水的聚合体网络，进一步提高铜、硼在木材内的固着性能，达到长效防腐的目的。
实施例6
鸡羽热解液的热解步骤。
步骤一、取新鲜鸡羽毛洗净后用6％亚硫酸氢钠浸泡作为预处理,鸡羽与亚硫酸氢钠溶液的重量份为1:4，预处理时间为16；
步骤二、将预处理后的鸡羽置于质量浓度为6％氢氧化钠溶液中进行热解4h，在此过程中鸡羽与氢氧化钠溶液的重量份为1:4，热解过程的温度为140℃，形成所述鸡羽热解液。
实施例7
鸡羽热解液的热解步骤。
步骤一、取新鲜鸡羽毛洗净后用6％亚硫酸氢钠浸泡作为预处理,鸡羽与亚硫酸氢钠溶液的重量份为1:10，预处理时间为30h；
步骤二、将预处理后的鸡羽置于质量浓度为6-8％氢氧化钠溶液中进行热解8h，在此过程中鸡羽与氢氧化钠溶液的重量份为1:10，热解过程的温度为160℃，形成所述鸡羽热解液。
实施例8
一种上述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤①、按配比量取硫酸铜、硼砂和纳米羟基磷灰石，在25℃下，混合后一起溶解于水中，充分溶解后得蓝色悬浊液；
步骤②、搅拌并加入鸡羽热解液，形成灰褐色混浊液，向形成的灰褐色混浊液缓慢滴入盐酸或乙酸，同时搅拌调节使其PH值为4.5，再加入氨水直至溶液澄清形成深蓝色澄清溶液即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。加入氨水前，溶液为混浊液，加入氨水后变为澄清的蓝色溶液，分析有螯合反应物生成(如氨基酸合铜硼)，澄清溶液浸渍木材时防腐主剂能够渗透进入并最终保留在木材细胞壁当中，其性能优于浑浊液。
实施例9
一种上述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤①、按配比量取硫酸铜、硼砂和纳米羟基磷灰石，在30℃下，混合后一起溶解于水中，充分溶解后得蓝色悬浊液；
步骤②、搅拌并加入鸡羽热解液，形成灰褐色混浊液，向形成的灰褐色混浊液缓慢滴入盐酸或乙酸，同时搅拌调节使其PH值为5.5，再加入氨水直至溶液澄清形成深蓝色澄清溶液即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。加入氨水前，溶液为混浊液，加入氨水后变为澄清的蓝色溶液，分析有螯合反应物生成(如氨基酸合铜硼)，澄清溶液浸渍木材时防腐主剂能够渗透进入并最终保留在木材细胞壁当中，其性能优于浑浊液。
实施例10
蛋白质-矿物质复合木材防腐剂应用于木材防腐的方法。
A、浸渍：将木材试件在10-30℃下浸泡在防腐剂中，密封后浸渍24h；
B、干燥：
1).将被防腐剂充分渗透的木质试件在大气条件下进行自然干燥1-2天。
2).将经过自然干燥的木材防腐试件在50-60℃下干燥至含水率为10-12％。
干燥后计算每个样品的失质率(实施例1、2、3和空白对照实验的失质率情况见图1)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，其特征在于包括以下组分：
硫酸铜4-8份；
硼砂4-8份；
纳米羟基磷灰石0.2-1份；
鸡羽热解液5-30份；
所述鸡羽热解液是新鲜鸡羽通过热解处理后获得的，所述鸡羽热解液中蛋白质的质量浓度为60±5％。
2.如权利要求1所述一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，其特征在于各组分的含量为：
硫酸铜4份；
硼砂6份；
纳米羟基磷灰石0.5份；
鸡羽热解液20份。
3.如权利要求1所述一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，其特征在于：所述鸡羽热解液的热解步骤如下：
步骤一、取新鲜鸡羽毛洗净后用6％浓度的亚硫酸氢钠浸泡作为预处理，预处理时间为16-30h；步骤二、将预处理后的鸡羽置于氢氧化钠溶液中进行热解4-8h，形成所述鸡羽热解液。
4.如权利要求3所述一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂，其特征在于：热解过程中鸡羽与氢氧化钠溶液的重量份为1:4-1:10，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为6-8％，热解过程的温度为140-160℃。
5.一种权利要求1至4中任一种蛋白质-矿物质复合木材防腐剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤①、按配比量取硫酸铜、硼砂和纳米羟基磷灰石，在25-30℃下，混合后一起溶解于水中，充分溶解后得蓝色悬浊液；
步骤②、搅拌并加入鸡羽热解液，形成灰褐色混浊液，即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。
6.如权利要求5所述的蛋白质-矿物质复合木材防腐剂的制备方法，其特征在于：在步骤②中，向形成的灰褐色混浊液缓慢滴入盐酸或乙酸，同时搅拌调节使其PH值为4.5-5.5，再加入氨水直至溶液澄清形成深蓝色澄清溶液，即获得所述蛋白质-矿物质复合木材防腐剂。
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