CN108908594B - 一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于竹材的防霉处理技术领域，具体涉及一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，将竹材在温度为95‑105℃的条件下干燥至含水量为45‑50%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入质量浓度为处理剂加压处理；在温度为75‑85℃的条件下干燥4‑6小时，干燥至含水率低于10%；浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持20‑30分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中方法避免在高温干燥过程中出现扭曲或开裂现象，保证防霉效果的同时降低防霉剂的流失，延长防霉型竹材的有效时间。
Description
技术领域
本发明属于竹材的防霉处理技术领域，具体涉及一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法。
背景技术
竹子是一种天然速生材料和重要的森林资源。竹材具有生长周期短、产量高、强度高及可再生等特点，可广泛应用于建筑、建材、家居等多个领域；我国竹材资源丰富，合理开发利用竹材可缓解国内木材资源紧缺等问题，具有很高的经济价值和生态价值；特别在建筑材料应用方面，竹结构具有重量轻、韧性好、变形小和强度高等诸多优点，可做成桁架来解决建筑中的大跨度问题，是一种优质的低能耗建筑材料，利用竹材作为现代建筑材料符合可持续发展的要求。然而，天然竹材由于含水、淀粉、蛋白质、木质素等成分易受细菌及霉菌的侵蚀，从而导致竹材易发霉腐烂，使其在加工后不易储藏，不利于竹材的大规模综合利用。虽然竹结构本身的特点使竹材易于定型化和标准化，但受限于新鲜竹材储存难等问题，目前竹材的建筑配套部件仍未实现大规模的标准化和产业化。因此，对竹材进行防腐抗菌处理，延长竹材储存和使用寿命，对于提高竹材的利用价值和产品功能，推动竹材在建筑材料方面的大规模应用具有重要的现实意义。
竹材和木材的霉变、虫蛀与腐朽的生物学机制和生物化学过程基本类似，并且竹材和木材化学成分与侵害菌也具有相似性，因此，竹材用防霉剂可借鉴木材防霉剂，但在具体实施过程中，由于竹子生长速度快，导致其纤维细胞含量少，薄壁组织多，其次，竹材是亲水性材料，因此，现有的防霉剂相对于竹材易流失，储存时间短，易被微生物分解，无法长期作用，导致竹材防霉剂流失严重，而在室外或一些在潮湿的环境中使用可能会流失性严重，影响材料的使用寿命，因此，虽然现有技术已有相关研究，但还是无法满足使用要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，包括以下内容：
（1）将竹材在温度为95-105℃的条件下干燥至含水量为45-50%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入处理剂中，在温度为85-90℃的条件下加压至2.8-3.2MPa，处理2-3小时，完成后恢复至常压，用水冲洗至常温；
所述处理剂包括以下重量份的原料：草酸铵12-18份、β-壳聚糖20-30份、碳酸钾3-6份、硝酸胍1-3份、无水乙醇18-22份、N,N-二甲基甲酰胺30-40份、水500-600份；
（2）将步骤（1）处理后的竹材在温度为75-85℃的条件下干燥4-6小时，干燥至含水率低于10%；
（3）将步骤（2）干燥后的竹材浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持20-30分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重；
所述防霉剂包括以下重量份的原料：环糊精6-10份、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮3-5份、甲壳素衍生物8-12份、三乙醇胺1-3份、四丁基氢氧化铵3-5份、水1000份。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中干燥为热风循环干燥，热风循环速度为2-4L/min。
作为对上述方案的进一步改进，所述β-壳聚糖的分子量为2000-4574kDa，脱乙酰度为90%。
作为对上述方案的进一步改进，所述处理剂的pH值为7.8-8.2。
作为对上述方案的进一步改进，所述处理剂的制备方法为：将各原料按重量份混合后，在温度为65-75℃的条件下搅拌20-30分钟，搅拌速度为450-550转/分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中干燥温度为55-65℃。
作为对上述方案的进一步改进，所述甲壳素衍生物为脱乙酰甲壳素或接枝改性甲壳素。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对初步干燥后的竹材用处理剂处理，能够改变竹材内部分子结构，在相应的温度条件下形成结构稳定的化学键，在此基础上进行低温风干，能够保证竹片纤维排列整齐，避免在高温干燥过程中出现扭曲或开裂现象，相比现有技术能在保持竹片质量的情况下缩短干燥时间，然后进行防霉处理，是防霉剂中有效成分能与改性后的竹材内部分子有效结合，保证防霉效果的同时降低防霉剂的流失，延长防霉型竹材的有效时间。
具体实施方式
实施例1
一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，包括以下内容：
（1）将竹材在温度为100℃的条件下干燥至含水量为48%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入处理剂中，在温度为88℃的条件下加压至3MPa，处理2.5小时，完成后恢复至常压，用水冲洗至常温；
所述处理剂包括以下重量份的原料：草酸铵15份、β-壳聚糖25份、碳酸钾4.5份、硝酸胍2份、无水乙醇20份、N,N-二甲基甲酰胺35份、水550份；
（2）将步骤（1）处理后的竹材在温度为80℃的条件下干燥5小时，干燥至含水率低于10%；
（3）将步骤（2）干燥后的竹材浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持25分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重；
所述防霉剂包括以下重量份的原料：环糊精8份、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮4份、甲壳素衍生物10份、三乙醇胺2份、四丁基氢氧化铵4份、水1000份。
其中，所述步骤（1）中干燥为热风循环干燥，热风循环速度为3L/min。
其中，所述β-壳聚糖的分子量为2000-4574kDa，脱乙酰度为90%。
其中，所述处理剂的pH值为8；所述处理剂的制备方法为：将各原料按重量份混合后，在温度为70℃的条件下搅拌25分钟，搅拌速度为500转/分钟。
其中，所述步骤（3）中干燥温度为60℃。
其中，所述甲壳素衍生物为脱乙酰甲壳素。
实施例2
一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，包括以下内容：
（1）将竹材在温度为95℃的条件下干燥至含水量为50%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入处理剂中，在温度为90℃的条件下加压至2.8MPa，处理3小时，完成后恢复至常压，用水冲洗至常温；
所述处理剂包括以下重量份的原料：草酸铵12份、β-壳聚糖30份、碳酸钾6份、硝酸胍1份、无水乙醇22份、N,N-二甲基甲酰胺40份、水600份；
（2）将步骤（1）处理后的竹材在温度为85℃的条件下干燥4小时，干燥至含水率低于10%；
（3）将步骤（2）干燥后的竹材浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持30分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重；
所述防霉剂包括以下重量份的原料：环糊精10份、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮3份、甲壳素衍生物12份、三乙醇胺1份、四丁基氢氧化铵5份、水1000份。
其中，所述步骤（1）中干燥为热风循环干燥，热风循环速度为4L/min。
其中，所述β-壳聚糖的分子量为2000-4574kDa，脱乙酰度为90%。
其中，所述处理剂的pH值为8.2；所述处理剂的制备方法为：将各原料按重量份混合后，在温度为65℃的条件下搅拌30分钟，搅拌速度为550转/分钟。
其中，所述步骤（3）中干燥温度为65℃。
其中，所述甲壳素衍生物为接枝改性甲壳素。
实施例3
一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，包括以下内容：
（1）将竹材在温度为105℃的条件下干燥至含水量为45%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入处理剂中，在温度为85℃的条件下加压至3.2MPa，处理2小时，完成后恢复至常压，用水冲洗至常温；
所述处理剂包括以下重量份的原料：草酸铵18份、β-壳聚糖20份、碳酸钾3份、硝酸胍3份、无水乙醇18份、N,N-二甲基甲酰胺30份、水500份；
（2）将步骤（1）处理后的竹材在温度为75℃的条件下干燥6小时，干燥至含水率低于10%；
（3）将步骤（2）干燥后的竹材浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持20分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重；
所述防霉剂包括以下重量份的原料：环糊精6份、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮5份、甲壳素衍生物8份、三乙醇胺3份、四丁基氢氧化铵3份、水1000份。
其中，所述步骤（1）中干燥为热风循环干燥，热风循环速度为2L/min。
其中，所述β-壳聚糖的分子量为2000-4574kDa，脱乙酰度为90%。
其中，所述处理剂的pH值为7.8；所述处理剂的制备方法为：将各原料按重量份混合后，在温度为75℃的条件下搅拌20分钟，搅拌速度为450转/分钟。
其中，所述步骤（3）中干燥温度为55℃。
其中，所述甲壳素衍生物为脱乙酰甲壳素。
设置对照组1，将实施例1中步骤（1）处理剂和步骤（2）去掉，直接在100℃的条件下干燥至含水率低于10%，其余内容不变；设置对照组2，将实施例1中步骤（1）去掉，直接在80℃的条件下干燥含水率低于10%，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中甲壳素衍生物去掉，其余内容不变；设置对照组4，将实施例1中四丁基氢氧化铵去掉，其余内容不变；
设置实验竹材的尺寸为1cm×1cm×1cm，采用抑菌圈法对样品进行抑菌试验，根据抑菌物质周围抑菌圈的大小可以判断样品防霉抗菌性的优劣。对各组制备的改性竹材进行大肠杆菌抗菌性能测试，每组设置5个重复例，具体操作过程为：制备抗菌实验所需的培养基：分别称取酵母浸出粉2.5g，蛋白胨5g，NaCl5g，琼脂粉7.5g倒入锥形瓶中，加入500ml去离子水，利用1mol/LNaOH调节pH至7.4，搅拌20min后置于120℃高压蒸汽灭菌器中灭菌20min，然后将培养液移至超净台中，分装到无菌培养皿中，待其自然凝固成固体培养基，取稀释两倍后的大肠杆菌涂至培养基，然后将样品固定在培养基中，置于恒温培养箱中37℃培养24h，对各组抑菌圈进行统计；同时各组处理后的竹材在水中浸泡30天后，再次进行抑菌圈实验，比较两次抑菌圈，求出抑菌百分比=（浸泡后抑菌圈/浸泡前抑菌圈）×100%，得到以下结果：
表1
| 组别 | 抑菌圈（%） | 抑菌百分比（%） |
| 实施例1 | 2.25 | 98.5 |
| 实施例2 | 2.37 | 99.2 |
| 实施例3 | 2.28 | 98.7 |
| 对照组1 | 2.14 | 69.3 |
| 对照组2 | 2.09 | 84.5 |
| 对照组3 | 2.11 | 76.2 |
| 对照组4 | 2.16 | 78.6 |
通过表1中数据可以看出，本发明中能够有效缩短竹材的干燥时间，且经观察无皱缩、起翘等现象；抑菌效果较好，抗流失性强。
Claims (7)
1.一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，包括以下内容：
（1）将竹材在温度为95-105℃的条件下干燥至含水量为45-50%时，停止干燥，将初次干燥后的竹材放入处理剂中，在温度为85-90℃的条件下加压至2.8-3.2MPa，处理2-3小时，完成后恢复至常压，用水冲洗至常温；
所述处理剂包括以下重量份的原料：草酸铵12-18份、β-壳聚糖20-30份、碳酸钾3-6份、硝酸胍1-3份、无水乙醇18-22份、N,N-二甲基甲酰胺30-40份、水500-600份；
（2）将步骤（1）处理后的竹材在温度为75-85℃的条件下干燥4-6小时，干燥至含水率低于10%；
（3）将步骤（2）干燥后的竹材浸入防霉剂中，在真空度为0.08MPa的条件下保持20-30分钟，恢复常压取出板材，用流动水冲洗30秒后，阴干48小时，然后干燥至恒重；
所述防霉剂包括以下重量份的原料：环糊精6-10份、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮3-5份、甲壳素衍生物8-12份、三乙醇胺1-3份、四丁基氢氧化铵3-5份、水1000份。
2.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中干燥为热风循环干燥，热风循环速度为2-4L/min。
3.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述β-壳聚糖的分子量为2000-4574kDa，脱乙酰度为90%。
4.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述处理剂的pH值为7.8-8.2。
5.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述处理剂的制备方法为：将各原料按重量份混合后，在温度为65-75℃的条件下搅拌20-30分钟，搅拌速度为450-550转/分钟。
6.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中干燥温度为55-65℃。
7.如权利要求1所述一种延长防霉型竹材有效时间的处理方法，其特征在于，所述甲壳素衍生物为脱乙酰甲壳素或接枝改性甲壳素。
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