CN113305957A - 一种竹材和/或木材防霉处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于竹材和/或木材防霉技术领域，具体涉及一种竹材和/或木材防霉处理方法。本发明提供的竹材和/或木材防霉方法包括以下步骤：采用紫外光对材料进行辐照激发，降解产物具有一定的抑菌性，构成抑菌防护基层；制备竹材天然抑菌增强剂；在上述抑菌防护基层表面涂饰抑菌增强防护乳液。本发明获得的抑菌层经增强处理后可对竹材和/或木材霉变菌实现有效抑制，提供的防护乳液可有效隔绝氧气及屏蔽紫外线，对光激发表层降解产物及竹材天然抑菌增强剂抑菌功能成分进行有效保护，实现竹木材霉变广谱、长效防护。同时本发明提供的防霉功能成分均来自天然材料、无化学添加，处理方法低碳、绿色、环保。

Description

一种竹材和/或木材防霉处理方法
技术领域
本发明属于竹材和/或木材防霉技术领域，具体涉及一种竹材和/或木材防霉处理方法。
背景技术
竹材生长周期短，在替代木材资源方面有较好的优势。然而与木材相比，竹材中淀粉(2～6％)、还原性糖(2％)、蛋白质(1.2～6％)等营养物质含量较多，导致竹材在贮存、运输、加工和使用过程中容易发生霉变与变色等不同程度的生物降解，影响产品质量和使用性能。据统计，每年因霉变引起的经济损失占竹材总产量的10％。为了改善竹材的易霉变性，采用防霉剂对竹材进行防霉处理是行之有效的方式，但是现有的防霉剂大多具有生物毒性，对环境及人体同样产生危害。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种竹材和/或木材防霉处理方法，本发明提供的防霉处理方法能够实现竹木材霉变广谱、长效的防护；同时本发明提供的防霉功能成分无化学添加均来自天然材料，处理方法绿色环保。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种竹材和/或木材防霉处理方法，包括以下步骤：
对竹材和/或木材进行光辐照，得到预处理的竹材和/或木材；
制备竹材天然抑菌增强剂；
在所述预处理的竹材和/或木材的表面涂饰防护乳液；
所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003153576870000011
所述竹材天然抑菌增强剂的制备方法，包括以下步骤：
将竹材平衡处理后进行蒸汽提取，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
优选的，所述光辐照的光源为高压汞灯，所述光辐照的光强度为0.8～2.2kW，时间为1～30min；
优选的，所述光源与待辐照物的距离为7.5～15cm。
优选的，所述蒸汽提取用蒸汽为高压饱和蒸汽，高压饱和蒸汽的温度为115～140℃，蒸汽提取的时间为30～120min。
优选的，所述蒸汽提取后还包括：将蒸汽提取产物进行低压旋转蒸发与冷冻干燥，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
优选的，所述乳化剂为司班和吐温的混合物；所述乳化剂的亲水疏水平衡值为10.1～10.5；
所述紫外吸收剂包括UV-327、UV-328或UV-2908；
所述抗氧剂包括抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂1098或抗氧剂315。
优选的，所述防护乳液的制备方法包括以下步骤：
将竹材天然抑菌增强剂、乳化剂、石蜡、紫外吸收剂、抗氧剂和水混合，得到所述防护乳液。
优选的，所述混合包括以下步骤：
将乳化剂和石蜡第一混合，得到乳化剂-石蜡混合物；
将竹材天然抑菌增强剂、紫外吸收剂、抗氧剂和水第二混合，得到混合分散液；
将所述乳化剂-石蜡混合物和混合分散液第三混合。
优选的，所述涂饰的次数为1～5次。
本发明提供了一种竹材和/或木材防霉处理方法，包括以下步骤：对竹材和/或木材进行光辐照，得到预处理的竹材和/或木材；制备竹材天然抑菌增强剂；在所述预处理的竹材和/或木材的表面涂饰防护乳液；所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：0.5～15％竹材天然抑菌增强剂，4～6％乳化剂，10～30％石蜡，0.2～5％紫外吸收剂，1.5～5％抗氧剂和余量水；所述竹材天然抑菌增强剂的制备方法，包括以下步骤：将竹材平衡处理后进行蒸汽提取，得到所述竹材天然抑菌增强剂。本发明提供的防护乳液可有效隔绝空气，对光激发表层降解抑菌产物及竹材天然抑菌增强剂抑菌功能成分进行有效保护，实现竹木材霉变广谱、长效防护。同时本发明提供的防霉功能成分无化学添加均来自天然材料，处理方法绿色环保。
具体实施方式
本发明提供了一种竹材和/或木材防霉处理方法，包括以下步骤：
对竹材和/或木材进行光辐照，得到预处理的竹材和/或木材；
制备竹材天然抑菌增强剂；
在所述预处理的竹材和/或木材的表面涂饰防护乳液；
所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003153576870000031
所述竹材天然抑菌增强剂的制备方法，包括以下步骤：
将竹材平衡处理后进行蒸汽提取，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
本发明对竹材和/或木材进行光辐照，得到预处理的竹材和/或木材。在本发明中，所述光辐照用光源优选为高压汞灯或其它紫外光源，所述其它紫外光源优选为UV-313。在本发明中，所述高压汞灯释放的光波优选包含50％以上的紫外光；所述UV313紫外光源的波长优选为290～315nm；所述光辐照的光强度为0.8～2.2kW；时间优选为1～30min，更优选为10～20min。在本发明中，所述光源与样品的距离优选为7.5～15cm，更优选为8～12.5cm。在本发明中，所述竹材和/或木材在光辐照的条件能够使竹材和/或木材中的木质素和/或抽提物降解，降解产物为有机酸、醛类、酮类、酚类和醌类中的一种或多种。在本发明中，所述降解产物具有抑菌性能，使预处理的竹材和/或木材具有抑菌防护基层。
得到预处理的竹材和/或木材后，本发明在所述预处理的竹材和/或木材的表面涂饰防护乳液。在本发明中，所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003153576870000041
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括0.5～15％竹材天然抑菌增强剂。在本发明中，当所述防护乳液用于室内时，所述竹材天然抑菌增强剂在防护乳液中的质量百分含量优选为0.5～10％，更优选为2～8％。当所述防护乳液用于室外时，所述竹材天然抑菌增强剂在防护乳液中的质量百分含量优选为5～15％，更优选为9～13％。
在本发明中，所述竹材天然抑菌增强剂的制备方法，优选包括以下步骤：
将竹材平衡处理后进行蒸汽提取，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
在本发明中，所述竹材优选包括竹材茎杆、竹材竹节或竹材枝条。在本发明中，所述平衡处理前还优选包括：将竹材进行截断压碎。本发明对所述截断压碎的方式无特殊要求，只要能够利于平衡处理即可。
在本发明中，所述平衡处理的温度优选为室温，更优选为20～30℃；时间优选为3～5d，更优选为3.5～4d。
在本发明中，平衡处理后的竹材如果不及时使用优选进行低温储藏，所述低温储藏的温度优选为-10～-20℃，更优选为-12℃。
在本发明中，所述水提前还优选包括：将平衡处理的竹材进行研磨。在本发明中，所述研磨后产物的平均粒径优选为0.8～1.2mm，更优选为0.9～1mm。本发明对所述研磨的方式无特殊要求，只要能够达到上述限定的粒径范围即可。
在本发明中，所述蒸汽提取用蒸汽优选为高压饱和蒸汽，所述蒸汽的温度优选为115～140℃，更优选为120～130℃；蒸汽提取的时间优选为30～120min，更优选为50～100min。在本发明中，所述蒸汽提取优选在高压灭菌锅中进行。
在本发明中，所述蒸汽提取后还优选包括：将蒸汽提取产物进行低压旋转蒸发与冷冻干燥，得到所述竹材天然抑菌增强剂。在本发明中，所述低压旋转蒸发的压力优选为0.1～0.5MPa，更优选为0.2～0.3MPa；时间优选为1～10h，更优选为4～6h。在本发明中，所述冷冻干燥的温度优选为-15～-30℃，时间优选为3～10h，更优选为6～8h。
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括4～6％乳化剂，优选为4.5～5.5％，更优选为5％。在本发明中，所述乳化剂优选为司班和吐温的混合物。在本发明中，所述司班和吐温的混合物中司班优选为司班80，吐温优选为吐温80；所述司班80和吐温80的质量比优选为54～58:42～46，更优选为56:44。在本发明中，所述乳化剂的亲水疏水平衡值优选为10.1～10.5，更优选为10.3～10.4。
当所述乳化剂为司班和吐温的混合物时，优选将司班和吐温混合得到所述乳化剂。在本发明中，所述混合的温度优选为40～60℃，更优选为45～50℃。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的时间优选为4.5～5.5min，更优选为5min。本发明对所述搅拌的转速无特殊限定，只要能够混合均匀即可。
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括10～30％石蜡，优选为15～25％，更优选为25％。在本发明中，所述石蜡优选为液体石蜡。
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括0.2～5％紫外吸收剂。在本发明中，当所述防护乳液用于室内时，所述紫外吸收剂优选包括UV-327；所述紫外吸收剂在防护乳液中的质量百分含量优选为0.2～3％，更优选为0.8～1.8％。当所述防护乳液用于室外时，所述紫外吸收剂优选包括UV-327、UV-328或UV-2908，更优选为UV-328或UV-2908；所述紫外吸收剂在防护乳液中的质量百分含量优选为2～5％，更优选为3～4％。
在本发明中，所述紫外吸收剂能够吸收自然光中的紫外线避免抑菌物质被降解。
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括1.5～5％抗氧剂。在本发明中，当所述防护乳液用于室内时，所述抗氧剂优选为抗氧剂1076；所述抗氧剂在防护乳液中的质量百分含量为1.5～2.5％，优选为1.8～2％。当所述防护乳液用于室外时，所述抗氧剂优选包括抗氧剂1035、抗氧剂1098或抗氧剂315，更优选为抗氧剂1035或抗氧剂315；所述抗氧剂在防护乳液中的质量百分含量优选为3～5％，更优选为3.5～4％。
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液还包括余量水，在本发明中，所述水优选为去离子水。
在本发明中，所述防护乳液的制备方法优选包括以下步骤：
将竹材天然抑菌增强剂、乳化剂、石蜡、紫外吸收剂、抗氧剂和水混合，得到所述防护乳液。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将乳化剂和石蜡第一混合，得到乳化剂-石蜡混合物；
将竹材天然抑菌增强剂、紫外吸收剂、抗氧剂和水第二混合，得到混合分散液；
将所述乳化剂-石蜡混合物和混合分散液第三混合。
本发明将乳化剂和石蜡第一混合，得到乳化剂-石蜡混合物。在本发明中，所述乳化剂和石蜡的质量比优选为1:3～5，更优选为1:3.5～4。在本发明中，所述第一混合的温度优选为48～52℃，更优选为50～51℃。在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的转速和时间无特殊限定，只要能够混合均匀即可。
本发明将竹材天然抑菌增强剂、紫外吸收剂、抗氧剂和水第二混合，得到混合分散液。在本发明中，所述第二混合优选依次在搅拌和超声的条件下进行。在本发明中，所述搅拌的时间优选为8～12min，更优选为10～11min。本发明对所述搅拌的转速无特殊要求，只要能够搅拌均匀即可。在本发明中，所述超声的频率优选为15～30kHz，更优选为20kHz；时间优选为20～50min，更优选为30min。
得到乳化剂-石蜡混合物和混合分散液后，本发明将所述乳化剂-石蜡混合物和混合分散液第三混合。在本发明中，所述第三混合优选为：
将混合分散液滴加至所述乳化剂-石蜡混合物中，得到防护乳液。在本发明中，所述滴加的速率优选为5～15滴/min，更优选为9～10滴/min。在本发明中，所述滴加过程中优选伴随着搅拌，本发明对所述搅拌的转速无特殊要求只要能够搅拌均匀即可。本发明对滴加的时间无特殊限定，只要滴加完成即可。滴加完成后本发明还优选包括：将滴加完成的产物降温至室温。本发明对所述降温的方式无特殊要求，只要能够降温至室温即可。
在本发明中，所述乳化剂-石蜡混合物和混合分散液的体积比优选为1:3～6，更优选为1:4～5。
在本发明中，所述涂饰优选包括喷涂或滚涂，更优选为喷涂。在本发明中，所述涂饰的次数优选为1～5次。当所述竹材和/或木材用于室内时，所述涂饰的次数优选为1～3次，更优选为2次。当所述竹材和/或木材用于室外时，所述涂饰的次数优选为3～5次，更优选为4次。
在本发明中，每次涂饰后还优选包括：将涂饰后的涂层进行干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为58～62℃，更优选为60℃；时间优选为9～11h，更优选为10h。
在本发明中，所述防护乳液能够避免降解处理得到的抑菌抗霉物质的流失或是对降解后形成的富纤维素层进行保护；同时在防护乳液中竹材天然抑菌增强剂的共同作用下提高竹材和/或木材的防霉性能；在本发明中，所述防护乳液具有抑菌增强的作用。本发明提供的防霉处理方法绿色环保。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
利用高压汞灯(31％UV-A、24％UV-B和25％UV-C，2kW，距竹材的距离为10cm)对竹材进行光辐照5min，得到预处理竹材；
制备竹材天然抑菌增强剂：
将竹杆加工为竹材段后25℃平衡处理4天；将平衡处理后的竹材段研磨为平均粒径为1mm的竹微粒；将研磨后的竹微粒转移至高压灭菌器在温度为121℃的高压饱和蒸汽下提取50min；将蒸汽提取产物在0.2MPa下低压旋转蒸发3h后冷冻干燥(-25℃，6h)，得到竹材天然抑菌增强剂。
制备防护乳液
将司班80和吐温80按照56:44的质量比在50℃搅拌5min，得到乳化剂；将乳化剂和石蜡按照1：3.8的质量比50℃搅拌，得到乳化剂-石蜡混合物；
将竹材天然抑菌增强剂、UV-327、抗氧剂1076和去离子水混合搅拌10min后在功率为20kHz的条件下超声30min，得到混合分散液；
将混合分散液按照10滴/min的滴加速率滴加至乳化剂-石蜡混合物中，得到防护乳液；所述滴加过程中伴随搅拌，滴加完成后降温至室温；其中乳化剂-石蜡混合物和混合分散液的体积比为1:4；以质量浓度计，防护乳液中含有5％的乳化剂、19％石蜡、1.5％的UV-327、2％的抗氧剂1076、10％竹材天然抑菌增强剂；
在预处理竹材表面涂饰防护乳液后60℃干燥10h；在干燥后的涂层表面再涂饰一次防护乳液，60℃干燥10h，得到防霉处理的竹材。
按照GB/T 18261-2013《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》法检测实施例1制备得到的防霉处理的竹材的防霉性能。防霉受害值为1，防治效力为75％。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种竹材和/或木材防霉处理方法，包括以下步骤：
对竹材和/或木材进行光辐照，得到预处理的竹材和/或木材；
制备竹材天然抑菌增强剂；
在所述预处理的竹材和/或木材的表面涂饰防护乳液；
所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
Figure FDA0003153576860000011
所述竹材天然抑菌增强剂的制备方法，包括以下步骤：
将竹材平衡处理后进行蒸汽提取，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
2.根据权利要求1所述防霉处理方法，其特征在于，所述光辐照的光源为高压汞灯，所述光辐照的光强度为0.8～2.2kW，时间为1～30min。
3.根据权利要求2所述防霉处理方法，其特征在于，所述光源与样品的距离为7.5～15cm。
4.根据权利要求1所述防霉处理方法，其特征在于，所述蒸汽提取用蒸汽为高压饱和蒸汽，高压饱和蒸汽的温度为115～140℃，蒸汽提取的时间为30～120min。
5.根据权利要求4所述防霉处理方法，其特征在于，所述蒸汽提取后还包括：将蒸汽提取产物进行低压旋转蒸发与冷冻干燥，得到所述竹材天然抑菌增强剂。
6.根据权利要求1所述防霉处理方法，其特征在于，所述乳化剂为司班和吐温的混合物；所述乳化剂的亲水疏水平衡值为10.1～10.5；
所述紫外吸收剂包括UV-327、UV-328或UV-2908；
所述抗氧剂包括抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂1098或抗氧剂315。
7.根据权利要求1所述防霉处理方法，其特征在于，所述防护乳液的制备方法包括以下步骤：
将竹材天然抑菌增强剂、乳化剂、石蜡、紫外吸收剂、抗氧剂和水混合，得到所述防护乳液。
8.根据权利要求7所述防霉处理方法，其特征在于，所述混合包括以下步骤：
将乳化剂和石蜡第一混合，得到乳化剂-石蜡混合物；
将竹材天然抑菌增强剂、紫外吸收剂、抗氧剂和水第二混合，得到混合分散液；
将所述乳化剂-石蜡混合物和混合分散液第三混合。
9.根据权利要求1所述防霉处理方法，其特征在于，所述涂饰的次数为1～5次。
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