CN110861178A - 一种复合型CuS防腐剂、制备方法和应用 - Google Patents

一种复合型CuS防腐剂、制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合型CuS防腐剂、制备方法和应用。重量份配制：原料Ⅰ0.5～1.5份；原料Ⅱ1.5～3.0份；表面活性剂0.5～1.5份；消泡剂0.01～0.05份；有机杀菌剂0.1～6份；有机溶剂30～100份；水70.0～200.0份。制备是将原料Ⅰ溶水搅拌溶解成溶液A；将原料Ⅱ和表面活性剂加入水搅拌溶解成溶液B；溶液B加入溶液A得防腐剂主剂CuS；取有机杀菌剂溶于有机溶剂搅拌溶解成有机杀菌剂溶液；不断搅拌的防腐剂主剂CuS中缓慢加入有机杀菌剂溶液制成复合型CuS防腐剂。本发明对植物纤维材料的防腐性能好，稳定性高，抗流失性强，具有高效、广谱的防腐、防霉性能，生产无需加热，节省了成本。

Description

一种复合型CuS防腐剂、制备方法和应用
技术领域
本发明涉及用于处理木、竹材、作物秸秆等植物纤维材料的处理方法，以防止木、竹材、作物秸秆等材料的腐朽、霉变、虫蛀等。本发明具体涉及一种新型的以CuS为主剂的木竹材、作物秸秆等植物纤维原料的防腐剂、防霉剂、杀虫剂的制备及使用方法。
背景技术
木材、竹材、作物秸秆等可再生的材料，主要以纤维素、半纤维素和木质素为其成分，易受菌虫危害而腐朽、霉变和虫蛀。对木材、竹材、作物秸秆等植物纤维材料进行保护是充分合理利用植物纤维资源的主要途径之一。
铜因其具有优良的杀菌性，被广泛地用作木竹材防腐剂的主要成份，例如氨溶烷基胺铜(ACQ)、铜铬砷(CCA)、微化铜唑(MCA)、微化季铵铜(MCQ)等。而在实际木竹材等纤维原料防腐保护处理过程中都不只使用单一物质，而是多种有效成份配合使用。单一的铜类杀菌剂对木竹材，作物秸秆等植物纤维的防护作用有限，且很难达到全面的防护，尤其是耐铜型微生物的侵蚀，例如茯苓菌。因此在实际应用过程中常采用多种高效药剂配合使用，达到全面广谱的保护效果。CCA、ACQ、铜唑等常用木竹材防腐剂其防霉防变色效果并不理想，难以应用于杨木、橡胶木、松木和竹材等易霉变的材料的保护，而戊唑醇，DCOIT，百菌清等有机杀菌剂却对霉菌具有高效的抑制作用。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种复合型的植物纤维材料的保护剂，其主剂是硫化铜和有机杀菌剂，用于防腐、防霉、杀虫。本发明对木材、竹材和作物秸秆等纤维材料的防腐效率高，稳定性高，抗流失性强，生产无需加热，节省了成本。
本发明解决上述技术问题采用如下技术方案：
一、一种复合型CuS防腐剂：
由下列原料及其重量份配制而成：
原料Ⅰ：0.5～1.5份
原料Ⅱ：1.5～3.0份
表面活性剂：0.5～1.5份
消泡剂：0.01～0.05份
有机杀菌剂：0.1～6份
有机溶剂：30～100份
水：70.0～200.0份。
所述的原料Ⅰ为硫化铵、硫化钾、硫化钠中的一种或者两种的混合。
所述的原料Ⅱ为醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的一种或者两种的混合。
所述的表面活性剂为吐温80、司盘80、甘油单硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、卵磷脂、十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或者两种的混合。
所述的消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅消泡剂、甲基酯化黄豆油、聚二甲基硅氧烷中的一种或者两种的混合。
所述的有机杀菌剂为丙环唑、戊唑醇、环唑醇、4,5-二氯-2-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)、百菌清、烷基酚多硫化物、噻苯咪唑、3-碘代-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯(IPBC)、巯基苯并噻唑(TC-MTB)、异噻唑啉酮、二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、4-甲苯基-二碘甲基砜中的一种或者两种的混合。
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、丙酮等中的一种或者两种的混合。
二、复合型CuS防腐剂的制备方法，按如下步骤进行：
①将原料Ⅰ溶于水中，快速搅拌，直至完全溶解，配成溶液A；
②再将原料Ⅱ和表面活性剂加入到水中、搅拌至溶解，加入消泡剂去除搅拌产生的泡沫，配制而成溶液B；
③在快速搅拌的溶液B中加入溶液A，制得防腐剂主剂CuS；
④取有机杀菌剂溶于有机溶剂中，搅拌至溶解；配制成有机杀菌剂溶液。
⑤在不断搅拌的防腐剂主剂CuS中缓慢加入有机杀菌剂溶液，制成复合型CuS防腐剂，即为CuS-有机杀菌剂复合型的植物纤维保护剂。
三、复合型CuS防腐剂的应用：所述复合型CuS防腐剂在木竹材、作物秸秆等植物纤维原料防腐/防霉/抗菌中的应用。
四、复合型CuS防腐剂的防腐方法：选择涂、浸泡或真空加压浸渍方式使用复合型CuS防腐剂对植物纤维材料或其制品进行处理，处理后取出沥干至不滴液，然后置于空气中自然干燥1-2天，然后在干燥设备中干燥至所需含水率，完成了植物纤维材料的防腐抗菌处理。
本发明是由新型防腐剂CuS和有机杀菌剂复合而成，在不同表面活性剂条件下调制了以硫化铜为主剂，有机杀菌剂为副剂的木竹材等植物纤维材料的保护剂。该防腐剂处理后的木竹材等植物纤维原料具有高效，广谱的防腐、防霉性能，且在木竹材等植物纤维材料中稳定性高。
本发明以水溶液法合成新型的CuS作为植物纤维保护主剂，并配合高效地有机杀菌剂，以增强该保护药剂的杀菌效率和杀菌广谱性，达到对木竹材，作物秸秆等植物纤维的全面保护。
本发明的有益技术效果是：
(1)本发明制备的防腐剂主剂是一种新型的含有硫和铜元素的药剂，其稳定性好，制备成本低，使用剂量小，按照国家标准《木材耐久性能第一部分：天然耐腐性实验方法-GB/T 13942.1-2009》测试所制备防腐剂对松木的防腐性能，当达到国标(GB/T13942.1-2009)强耐腐等级所需要的最低载药量为2.4kg/m3。
(2)本发明涉及的防腐剂为纳米级防腐剂，能够全面的防护植物纤维材料的腐朽、发霉和变色等，具有高效和广谱性。
(3)本发明涉及的防腐剂制备简单，无需特定的设备，且处理后的南方松边材变成浅咖啡色，不影响后期对木材的加工和利用。与市场上常用的微铜防腐剂MCA和MCQ相比，生产无需特定设备，调制简单、迅速，还可利用原料在工厂现配现用，免去运输成本。
附图说明
图1为实例1复合CuS-有机防腐剂的透射电子显微镜图(TEM)
图2为CuS单一防腐剂流失处理前后对耐铜茯苓褐腐菌的防腐效率结果图
图3为实例2复合CuS-有机防腐剂流失处理前后对耐铜茯苓褐腐菌的防腐效率结果图
图4为实例2复合CuS-有机防腐剂处理材对彩绒革盖菌的防腐效率结果图
图5为实例2复合CuS-有机防腐剂处理材对霉菌的综合防治效率
具体实施方式
本发明下面结合实施实例作进一步详述。
实例1
称取0.43g有机杀菌剂戊唑醇溶于200mL的水与异丙醇的混合溶液中(水：异丙醇＝1:1，体积比)搅拌直至溶解，配成高效地有机杀菌溶液C。
称取1.75g原料ⅠNa2S溶于150ml的水中，配制成溶液A。
称取1.03g原料Ⅱ硫酸铜、溶于130ml水中，搅拌至溶解，后加入2g表面活性剂Tween 80和两滴消泡剂至溶解。在搅拌的硫酸铜混合溶液中缓慢加入溶液A，则CuS溶液配制而成。
快速搅拌CuS溶液中逐滴加入20ml的有机杀菌剂溶液C，制备获得稳定的植物纤维保护剂的复合CuS-有机防腐剂。
具体实施中，将本实施例制成的复合CuS-有机杀菌剂进行透射电子显微镜观察，分析所制备的复合CuS-有机防腐剂的微观形貌和尺寸，情况如图1所示。
由此实验验证可见，所制备的复合CuS-有机防腐剂为纳米级杀菌剂。
实例2
称取0.43g有机杀菌剂戊唑醇溶于200mL的水与有机溶剂异丙醇的混合溶液中(水：异丙醇＝1:1，体积比)搅拌直至溶解，配成高效地有机杀菌溶液C。
称取1.75g原料ⅠNa2S溶于44.4ml的水中，配制成溶液A。
称取1.03g原料Ⅱ醋酸铜、溶于50ml水中，搅拌至溶解，后加入1g表面活性剂Tween80，加入两滴有机硅消泡剂至溶解。在搅拌的醋酸铜混合溶液中缓慢加入溶液A，则CuS溶液配制而成。
快速搅拌CuS溶液中逐滴加入5.6ml的有机杀菌剂溶液C，制备获得稳定的植物纤维保护剂复合CuS-有机防腐剂。
具体实施中，将本实施例制成的复合CuS-有机杀菌剂采用真空加压浸渍处理松木和杨木。取其中部分复合杀菌剂浸渍处理过的试样进行流失处理，具体操作如下：将浸渍处理过的木块置于索氏提取器中，70℃水温浸提处理72小时，每24小时换水一次。然后将流失处理木块和未流失处理木块按照国家标准《木材耐久性能第一部分：天然耐腐性实验方法-GB/T 13942.1-2009》测试对耐铜茯苓褐腐菌的耐腐性，并以单一CuS作为对照。经过3个月的腐朽试验，测得流失处理前后试块的质量损失率，从而按照上述标准评价处理后松木的耐腐等级，情况如图2、图3和图4所示。
图2结果可以看出，即使采用8.0kg/m3的单一CuS防腐剂浸渍处理后松木，其对耐铜茯苓褐腐菌仍没表现出很好的耐腐性能，经腐朽后质量损失率高达40.33％，与未浸渍松木质量损失率48.93％无较大差异。而本实施例复合防腐剂浸渍处理木材在流失处理前后都表现出了对耐铜茯苓褐腐菌的优异的抗腐蚀效果，当达到国家标准GB/T 13942.1-2009所述的强耐腐等级(质量损失率小于10％)所需的处理量仅为2.4kg/m3。继而结合图4和图5，由此实验验证可见本实施例中复合CuS-有机防腐剂具有广谱的杀菌效果，并具有高效、稳定、抗流失的特点。
实例3
称取0.43g有机杀菌剂百菌清溶于200mL的水与有机溶剂乙醇的混合溶液中(水：乙醇＝1:1，体积比)搅拌直至溶解，配成高效地有机杀菌溶液C。
称取0.85g原料ⅠNa2S溶于41.2ml的水中，配制成溶液A。
称取1.03g原料Ⅱ硝酸铜、溶于50ml水中，搅拌至溶解，后加入1g表面活性剂司盘80，加入两滴消泡剂至溶解。在搅拌的硝酸铜混合溶液中缓慢加入溶液A，则CuS溶液配制而成。
在快速搅拌CuS溶液中逐滴加入8.8ml的有机杀菌剂溶液C，制备获得稳定的植物纤维保护剂CuS-有机杀菌剂。
本发明产物具体应用到木材的方法是：将上述原料按照一定比例搅拌作用制备，然后采用通过浸渍、喷、涂、浸泡或者真空加压浸渍方式将药剂导入到木材的内部，达到木材保护的效果。经检测，采用本发明制备的植物纤维CuS-有机杀菌剂复合保护剂处理的南方松对彩绒革盖菌、耐铜茯苓褐腐菌、和洁丽香菇菌的最低有效剂量2.4kg/m3。相比单独CuS的植物纤维保护剂，本发明制备的复合型保护剂增加了处理材对耐铜茯苓菌的抗侵蚀能力，而单独使用CuS处理松木剂量高达8.0kg/m3，也不能有效遏制耐铜茯苓褐腐菌对处理材的腐蚀。本药剂配方既具有全面高效抗菌的效果且生产工艺简单、成本低、抗流失性强、不污染环境、也不会改变木竹材的加工性能。

Claims (10)

1.一种复合型CuS防腐剂，其特征在于：由下列原料及其重量份配制而成：
原料Ⅰ：0.5～1.5份
原料Ⅱ：1.5～3.0份
表面活性剂：0.5～1.5份
消泡剂：0.01～0.05份
有机杀菌剂：0.1～6份
有机溶剂：30～100份
水：70.0～200.0份。
2.如权利要求1所述的一种复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的原料Ⅰ为硫化铵、硫化钾、硫化钠中的一种或者两种的混合。
3.如权利要求1所述的复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的原料Ⅱ为醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的一种或者两种的混合。
4.如权利要求1所述的复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的表面活性剂为吐温80、司盘80、甘油单硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、卵磷脂、十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或者两种的混合。
5.如权利要求1所述的复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅消泡剂、甲基酯化黄豆油、聚二甲基硅氧烷中的一种或者两种的混合。
6.如权利要求1所述的复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的有机杀菌剂为丙环唑、戊唑醇、环唑醇、4,5-二氯-2-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)、百菌清、烷基酚多硫化物、噻苯咪唑、3-碘代-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯(IPBC)、巯基苯并噻唑(TC-MTB)、异噻唑啉酮、二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、4-甲苯基-二碘甲基砜中的一种或者两种的混合。
7.如权利要求1所述的复合型CuS防腐剂，其特征在于：
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、丙酮等中的一种或者两种的混合。
8.一种权利要求1-7任一所述的复合型CuS防腐剂的制备方法，其特征是按如下步骤进行：
①将原料Ⅰ溶于水中，搅拌，直至完全溶解，配成溶液A；
②再将原料Ⅱ和表面活性剂加入到水中、搅拌至溶解，加入消泡剂，配制而成溶液B；
③在搅拌的溶液B中加入溶液A，制得防腐剂主剂CuS；
④取有机杀菌剂溶于有机溶剂中，搅拌至溶解，配制成有机杀菌剂溶液；
⑤在不断搅拌的防腐剂主剂CuS中缓慢加入有机杀菌剂溶液，制成复合型CuS防腐剂。
9.权利要求1-7任一所述的复合型CuS防腐剂或者权利要求8所述制备方法制成的复合型CuS防腐剂的应用，其特征是：所述复合型CuS防腐剂在植物纤维原料防腐/防霉/抗菌中的应用。
10.使用权利要求1-7任一所述的复合型CuS防腐剂或者权利要求8所述制备方法制成的复合型CuS防腐剂的防腐方法，其特征在于：
选择涂、浸泡或真空加压浸渍方式使用复合型CuS防腐剂对植物纤维材料或其制品进行处理，处理后取出沥干至不滴液，然后置于空气中自然干燥1-2天，然后在干燥设备中干燥至所需含水率，完成了植物纤维材料的防腐抗菌处理。
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