CN108818795A - 一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，选择外观完好、无霉变的三年生毛竹竹条，去除竹青、竹黄，在水浴中浸泡处理，取出在双氧水溶液中浸泡处理，取出充分水洗和清水浸泡，再放入硼酸溶液中处理，得到化学处理毛竹竹条；然后干热处理得到热处理竹条；将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、肉桂醇与乙醇混合，超声分散均匀后，喷洒在预处理竹条上；向有机硅丙乳液中添加埃洛石纳米管负载的防霉药剂，搅拌后，采用涂刷方式对所得喷洒处理后的毛竹竹条进行涂饰处理，涂饰好的竹条试样避光放置，通风气干。硅烷改性氧化锌对霉菌生长具有抑制作用，硅烷改性氧化锌能够改变霉菌细胞膜的渗透性，从而影响霉菌新陈代谢。

Description

一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法
技术领域
本发明属于木质工艺品处理技术技术领域，具体涉及一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法。
背景技术
我国竹类资源相当丰富，竹塑复合材料具有竹材资源利用率高、材料力学性能好、产品加工性能好等优点，在建筑、市政、装饰、物流等领域竹塑复合材料具有广阔的应用前景。由于在高湿度的环境中竹塑复含材料会发生霉变，从而造成材料性能下降和产生环境污染，因此，防霉问题成为竹塑复合材料生产和应用过程中拟解决的关键问题之一。
竹材及其复合材料物理力学性能优异，应用广泛，但是极易为霉菌侵染，防霉剂处理的竹材，在室外使用时，随着雨水冲洗，易发生防霉剂流失现象，从而影响竹材的保护效果寿命，有的还造成环境污染。本发明采用纳米负载防霉药剂并与涂料复配的方法，显著提高防霉剂的抗流失性和实用性，获得良好、持久的防霉性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，按该方法处理的竹条防霉抑菌性能好，抗流失性能强，耐水洗雨淋。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，包括如下步骤：
（1）毛竹竹条的热处理与化学处理：
选择外观完好、无霉变的三年生毛竹竹条，去除竹青、竹黄，在58-62℃水浴中浸泡处理5-6h，取出，再浸泡在双氧水溶液中，在68-72℃下处理5-6h，取出充分水洗和清水浸泡，再放入硼酸溶液中，在58-62℃下处理5-6h，得到化学处理毛竹竹条；然后在165-175℃下干热处理110-130min，得到热处理竹条；
（2）喷洒防霉抑菌处理：
将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、4-8份肉桂醇与乙醇按固液比1:10-15混合，超声分散均匀后，喷洒在（1）中所得预处理竹条上；
（3）纳米负载防霉乳液处理竹条的工艺：
向有机硅丙乳液中添加埃洛石纳米管负载的防霉药剂，搅拌23-25h后，采用涂刷方式对（2）中所得喷洒处理后的毛竹竹条进行涂饰处理，涂饰好的竹条试样避光放置，通风气干。
进一步的，步骤（1）中双氧水溶液浓度为1-3%，硼酸溶液浓度为14-16%。
进一步的，步骤（2）中硅烷改性氧化锌的制备：
向2-4份纳米氧化锌中1:40-60加入水乙醇溶液（水/乙醇体积比为2:1），超声分散30-35min，得到纳米氧化锌溶液；
将0.5-1份硅烷偶联剂KH550 1:90-110溶于水乙醇溶液中（水/乙醇体积比为1:1），搅拌升温至75-80℃，滴加纳米氧化锌溶液，恒温搅拌反应2-3h，过滤、离心分离，用无水乙醇回流洗涤3-5次，放入55-65℃真空干燥箱中干燥10-12h，得到硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌。
进一步的，步骤（3）中埃洛石纳米管负载防霉药剂的制备方法：
称取2-3份防霉药剂IPBC溶解于10-15份无水乙醇中，得到IPBC溶液；
向1-1.5份埃洛石纳米管中加入7-10.5份二甲基亚砜水溶液（二甲基亚砜与蒸馏水体积比为6:1），搅拌均匀，在油浴中加热至145-155℃回流反应2-3h后，冷却至室温，抽滤，用75%乙醇溶液冲洗3-5次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到预处理埃洛石纳米管；
向预处理埃洛石纳米管中1:10-15加入乙醇溶液，超声处理25-30min，抽滤，烘干，研磨成粉末状，然后投入到IPBC溶液中，磁力搅拌20-25h，抽滤，再用75%的乙醇溶液冲洗3-4次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到埃洛石纳米管负载的防霉药剂。
进一步的，步骤（3）中有机硅丙乳液的固含量为10-14%，涂布量为28-32g/m2。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）将毛竹竹条先水浴浸泡处理，水浴处理后的竹条的水的润湿性能有显著的提高，再经双氧水溶液处理后，水在毛竹材弦切面上的润湿性能得到显著改善，且处理后的毛竹材试件应充分水洗和清水浸泡，以减少双氧水溶液的酸性残留；再经硼酸溶液处理后，水在毛竹材弦切面上的润湿性能得到较大的改善，有利于防腐抑菌液的喷洒和涂刷。
热处理降低了竹粉中纤维素、半纤维素、葡萄糖、淀粉和蛋白质的相对含量，提高了木质素的相对含量；热处理有利于抑制蛋白质和纤维素的霉变，热处理会降低了竹条的吸水率，提高竹条的防霉性能。
（2）用硅烷偶联剂对纳米氧化锌进行改性，硅烷偶联剂与纳米氧化锌发生缩合反应，形成硅-氧-锌结构，改性氧化锌形态为棒状或长条状，硅烷改性氧化锌对霉菌生长具有抑制作用，硅烷改性氧化锌能够改变霉菌细胞膜的渗透性，从而影响霉菌新陈代谢。
肉桂醇对霉菌繁殖生长具有较好的抑制能力，将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、肉桂醇与乙醇混合，超声分散均匀后，喷洒在预处理竹条上，能达到优良的防霉抑菌效果。
（3）以埃洛石纳米管为负载材料，采用二甲基亚砜插层活化法预处理，能保持埃洛石纳米管的管状微观结构，实现对活性成分防霉药剂IPBC的有效吸附，负载量高，IPBC被负载后，能保持原本的化学结构和性能；纳米负载IPBC对多种霉菌及蓝变菌具有良好的抑菌效果。
将埃洛石纳米管负载的防霉药剂与硅丙乳液复配成纳米负载防霉乳液，纳米负载IPBC复配乳液涂饰在竹材表面形成致密涂层，经水洗试验对霉菌及蓝变菌的防治效力无明显影响，抗流失性提高；埃洛石纳米管负载药剂的缓释效果好，防霉抑菌性能优。
具体实施方式
实施例1
一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，包括如下步骤：
（1）毛竹竹条的热处理与化学处理：
选择外观完好、无霉变的三年生毛竹竹条，去除竹青、竹黄，在58-62℃水浴中浸泡处理5h，取出，再浸泡在双氧水溶液中，在68-72℃下处理5h，取出充分水洗和清水浸泡，再放入硼酸溶液中，在58-62℃下处理5h，得到化学处理毛竹竹条；然后在165-175℃下干热处理110min，得到热处理竹条；
（2）喷洒防霉抑菌处理：
将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、4份肉桂醇与乙醇按固液比1:10混合，超声分散均匀后，喷洒在（1）中所得预处理竹条上；
（3）纳米负载防霉乳液处理竹条的工艺：
向有机硅丙乳液中添加埃洛石纳米管负载的防霉药剂，搅拌23h后，采用涂刷方式对（2）中所得喷洒处理后的毛竹竹条进行涂饰处理，涂饰好的竹条试样避光放置，通风气干。
进一步的，步骤（1）中双氧水溶液浓度为1%，硼酸溶液浓度为14%。
进一步的，步骤（2）中硅烷改性氧化锌的制备：
向2份纳米氧化锌中1:40加入水乙醇溶液（水/乙醇体积比为2:1），超声分散30min，得到纳米氧化锌溶液；
将0.5份硅烷偶联剂KH550 1:90溶于水乙醇溶液中（水/乙醇体积比为1:1），搅拌升温至75-80℃，滴加纳米氧化锌溶液，恒温搅拌反应2h，过滤、离心分离，用无水乙醇回流洗涤3次，放入55-65℃真空干燥箱中干燥10h，得到硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌。
进一步的，步骤（3）中埃洛石纳米管负载防霉药剂的制备方法：
称取2份防霉药剂IPBC溶解于10份无水乙醇中，得到IPBC溶液；
向1份埃洛石纳米管中加入7份二甲基亚砜水溶液（二甲基亚砜与蒸馏水体积比为6:1），搅拌均匀，在油浴中加热至145-155℃回流反应2h后，冷却至室温，抽滤，用75%乙醇溶液冲洗3次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到预处理埃洛石纳米管；
向预处理埃洛石纳米管中1:10加入乙醇溶液，超声处理25min，抽滤，烘干，研磨成粉末状，然后投入到IPBC溶液中，磁力搅拌20h，抽滤，再用75%的乙醇溶液冲洗3次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到埃洛石纳米管负载的防霉药剂。
进一步的，步骤（3）中有机硅丙乳液的固含量为10%，涂布量为28g/m2。
实施例2
一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，包括如下步骤：
（1）毛竹竹条的热处理与化学处理：
选择外观完好、无霉变的三年生毛竹竹条，去除竹青、竹黄，在58-62℃水浴中浸泡处理6h，取出，再浸泡在双氧水溶液中，在68-72℃下处理6h，取出充分水洗和清水浸泡，再放入硼酸溶液中，在58-62℃下处理6h，得到化学处理毛竹竹条；然后在165-175℃下干热处理130min，得到热处理竹条；
（2）喷洒防霉抑菌处理：
将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、8份肉桂醇与乙醇按固液比1:15混合，超声分散均匀后，喷洒在（1）中所得预处理竹条上；
（3）纳米负载防霉乳液处理竹条的工艺：
向有机硅丙乳液中添加埃洛石纳米管负载的防霉药剂，搅拌25h后，采用涂刷方式对（2）中所得喷洒处理后的毛竹竹条进行涂饰处理，涂饰好的竹条试样避光放置，通风气干。
进一步的，步骤（1）中双氧水溶液浓度为3%，硼酸溶液浓度为16%。
进一步的，步骤（2）中硅烷改性氧化锌的制备：
向4份纳米氧化锌中1:60加入水乙醇溶液（水/乙醇体积比为2:1），超声分散35min，得到纳米氧化锌溶液；
将1份硅烷偶联剂KH550 1:110溶于水乙醇溶液中（水/乙醇体积比为1:1），搅拌升温至75-80℃，滴加纳米氧化锌溶液，恒温搅拌反应3h，过滤、离心分离，用无水乙醇回流洗涤5次，放入55-65℃真空干燥箱中干燥12h，得到硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌。
进一步的，步骤（3）中埃洛石纳米管负载防霉药剂的制备方法：
称取3份防霉药剂IPBC溶解于15份无水乙醇中，得到IPBC溶液；
向1.5份埃洛石纳米管中加入10.5份二甲基亚砜水溶液（二甲基亚砜与蒸馏水体积比为6:1），搅拌均匀，在油浴中加热至145-155℃回流反应3h后，冷却至室温，抽滤，用75%乙醇溶液冲洗5次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到预处理埃洛石纳米管；
向预处理埃洛石纳米管中1:15加入乙醇溶液，超声处理30min，抽滤，烘干，研磨成粉末状，然后投入到IPBC溶液中，磁力搅拌25h，抽滤，再用75%的乙醇溶液冲洗4次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到埃洛石纳米管负载的防霉药剂。
进一步的，步骤（3）中有机硅丙乳液的固含量为14%，涂布量为32g/m2。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（2）中纳米氧化锌未经硅烷偶联剂改性处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（3）中防霉药剂未用埃洛石纳米管进行负载，除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为：201710810740公开的一种提高竹板防霉性能的处理方法。
为了对比本发明处理的竹条的力学使用品质、防霉抑菌性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的竹条，以及对照组对应的竹板按照行业标准进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
在温度为30℃，相对湿度为95%的环境下进行霉变试验，试验时间为4周，对比各组霉变率；
表1
由上表1可以看出，对比实施例1纳米氧化锌未经硅烷偶联剂改性处理，防霉抑菌性能差；对比实施例2防霉药剂未用埃洛石纳米管进行负载，竹条不耐水洗，水洗后对霉菌的防治效力差；按本发明方法处理的竹条的综合力学使用品质得到了明显的改善提升，具有很强的防霉抑菌性能，抗流失性能强，耐水洗雨淋，能保持很好的力学使用品质，稳定性强，使用安全性高，使用寿命长，极具推广使用价值和市场竞争力。

Claims (5)

1.一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）毛竹竹条的热处理与化学处理：
选择外观完好、无霉变的三年生毛竹竹条，去除竹青、竹黄，在58-62℃水浴中浸泡处理5-6h，取出，再浸泡在双氧水溶液中，在68-72℃下处理5-6h，取出充分水洗和清水浸泡，再放入硼酸溶液中，在58-62℃下处理5-6h，得到化学处理毛竹竹条；然后在165-175℃下干热处理110-130min，得到热处理竹条；
（2）喷洒防霉抑菌处理：
将硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌、4-8份肉桂醇与乙醇按固液比1:10-15混合，超声分散均匀后，喷洒在（1）中所得预处理竹条上；
（3）纳米负载防霉乳液处理竹条的工艺：
向有机硅丙乳液中添加埃洛石纳米管负载的防霉药剂，搅拌23-25h后，采用涂刷方式对（2）中所得喷洒处理后的毛竹竹条进行涂饰处理，涂饰好的竹条试样避光放置，通风气干。
2.根据权利要求1所述的一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，其特征在于，步骤（1）中双氧水溶液浓度为1-3%，硼酸溶液浓度为14-16%。
3.根据权利要求1所述的一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，其特征在于，步骤（2）中硅烷改性氧化锌的制备：
向2-4份纳米氧化锌中1:40-60加入水乙醇溶液（水/乙醇体积比为2:1），超声分散30-35min，得到纳米氧化锌溶液；
将0.5-1份硅烷偶联剂KH550 1:90-110溶于水乙醇溶液中（水/乙醇体积比为1:1），搅拌升温至75-80℃，滴加纳米氧化锌溶液，恒温搅拌反应2-3h，过滤、离心分离，用无水乙醇回流洗涤3-5次，放入55-65℃真空干燥箱中干燥10-12h，得到硅烷偶联剂改性的纳米氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，其特征在于，步骤（3）中埃洛石纳米管负载防霉药剂的制备方法：
称取2-3份防霉药剂IPBC溶解于10-15份无水乙醇中，得到IPBC溶液；
向1-1.5份埃洛石纳米管中加入7-10.5份二甲基亚砜水溶液（二甲基亚砜与蒸馏水体积比为6:1），搅拌均匀，在油浴中加热至145-155℃回流反应2-3h后，冷却至室温，抽滤，用75%乙醇溶液冲洗3-5次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到预处理埃洛石纳米管；
向预处理埃洛石纳米管中1:10-15加入乙醇溶液，超声处理25-30min，抽滤，烘干，研磨成粉末状，然后投入到IPBC溶液中，磁力搅拌20-25h，抽滤，再用75%的乙醇溶液冲洗3-4次，置于真空干燥箱中烘干，研磨成粉末状，得到埃洛石纳米管负载的防霉药剂。
5.根据权利要求1所述的一种热处理与化学处理提高竹条防霉抑菌的方法，其特征在于，步骤（3）中有机硅丙乳液的固含量为10-14%，涂布量为28-32g/m2。
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