PEG、蜡等联合预处理对原竹抗菌防裂性能研究

发布时间：2020-07-11 21:05

【摘要】：原竹的易裂性常带来霉变和腐朽等系列问题,而霉变和腐朽会进一步加剧开裂,因此需要将原竹的防裂和防霉防腐结合起来,共同研究,同时攻克。针对原竹易开裂、霉变和腐朽等问题,选取渗透性较好的聚乙二醇作为尺寸稳定剂,无毒无害的硼砂硼酸作为防霉防腐剂,将二者混合制成原竹防护剂浸渍原竹,达到防霉和防裂的目的。浸渍后再进行石蜡蒸煮处理,不仅起到了干燥的作用,而且进一步增强了原竹的防霉防裂性能,处理后的蜡保护层还能提高药剂的抗流失性。采用电感耦合等离子体质谱仪、接触角测量仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪等仪器对防裂和抗菌机理进行深入分析。主要研究结果如下:(1)采用不同浓度和分子量的PEG浸渍原竹,结果表明,分子量为1000的PEG渗透性较佳,当PEG1000浓度为25%时增重率最高,达到8.75%。超景深三维显微镜观察得出PEG进入原竹内部,存在于细胞腔和细胞壁中。在第一次吸湿-干燥循环中,25%的PEG1000处理材抗胀率和抗缩率分别为48.86%和53.22%,在第一次吸水-干燥循环中其抗胀率和抗缩率分别为30.76%和24.41%,三次循环试验中的ASE值总体有所下降,这可能是PEG流失导致的,但是不可否认25%的PEG1000处理后原竹尺寸稳定性得到了显著提高。(2)PEG可用于缓解原竹由于干缩和湿胀引起的尺寸不稳定,但在湿度较大的情况下很容易从材料中流失。因此将PEG浸渍和石蜡热处理相结合,通过石蜡热处理在原竹表面建立一道疏水屏障,其次还可对原竹进行干燥。SEM观察后发现处理材细胞壁膨胀,导管中纹孔被药剂堵塞,从疏水性测试可看出PEG和石蜡复合处理后平衡接触角明显高于未处理材,说明其疏水性得到了改善,因此可在一定程度上减少因吸水性引起的开裂与变形。改性后的原竹放到户外进行26周防开裂试验,结果表明,PEG和石蜡复合处理能明显减少裂纹数量和长度。(3)将PEG和硼砂硼酸混合作为防护剂,浸渍原竹后进行石蜡热处理。通过湿灰化法测定得知试块硼吸药量均随硼溶液浓度的增加而增加,不过浓度为5%和7%的硼溶液处理硼吸药量相差不大。从室内防霉试验可看出7%硼溶液单独处理综合防治效力较高,达到83%。室内防腐试验则表明硼和聚乙二醇混合浸渍处理后再进行蜡煮处理的防腐性能较佳,其中5BPW组经白腐菌侵染后质量损失率仅为4.18%。户外防霉测试后也发现硼和聚乙二醇混合浸渍后进行蜡煮处理能在一定程度上提高原竹的防霉性能。SEM观察发现,硼和聚乙二醇混合浸渍后进行蜡煮处理能够充胀细胞壁,堵塞导管中的纹孔。XPS检测表明原竹内部存在硼元素,半纤维素发生显著降解,从而起到了一定的防霉防腐作用。(4)14天流失试验和3个月防腐试验结果表明,硼溶液单独处理硼固着率较低,而硼和聚乙二醇混合浸渍处理后再进行蜡煮处理硼的固着率明显提高,平均提高了7.61%。即使经过14天流失处理,硼和聚乙二醇混合浸渍处理后再进行蜡煮处理材仍能达到I级耐腐级别。SEM结果表明,流失试验后的未处理材经腐朽菌侵染后有明显的腐朽现象,导管中布满菌丝,导管周围有穿孔现象。而硼和聚乙二醇混合浸渍处理后再进行蜡煮处理材导管内未发现菌丝,结构完整。由此看来,硼和聚乙二醇混合浸渍处理后再进行蜡煮处理对提高原竹的抗流失性也能起到一定作用。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S782.33
【图文】：

微观构造,改性处理

图 2.7 原竹未处理材和改性处理材的微观构造Figure2.7 The Micro-structure of treated and untreated round bambooa 为未处理材；b 为处理材。a：control；b：treated round bamboo2.4 小结浓度为 25%，分子量为 1000 的聚乙二醇处理原竹后增重率最高，由此说明进入到原竹内部的药剂也相对较多，经超景深三维显微镜观察后也能发现25%的PEG1000处理材的细胞间隙及细胞壁均有被改性剂填充现象。且 25%的 PEG1000 处理材在三次吸湿-干燥循环和三次吸水-干燥循环试验中的膨胀率和干缩率都相对较低，能获得较高的 ASE值，由此可看出，经25%的PEG1000处理后原竹具有较好的尺寸稳定性。因此在后期的防霉防裂复合研究中，会选取浓度为 25%，分子量为 1000 的 PEG 作为防开裂剂做进一步的研究。

防开裂

的变化而变化，裂纹深度变化难以准确测出，因为裂纹一旦发展，就会迅速扩展到整个竹壁。因此，只有裂纹的数量和长度可用于评估原竹的开裂程度，裂纹长度测量方法见图3.2，长于10 mm时计数（即计入裂纹数目）。图 3.2 户外防开裂试验Figure3.2 Outdoor experiment0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 288101214161820222426283032340 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2864666870727476788082848688900 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 280246810120 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2802468101214平温平温/°CveraAegteperamture/°C蜡蜡（周） /Time（weeks）相温湿/%Realivtehuidmtyi/%蜡蜡（周） /Time（weeks）日/hSnsuihne/h蜡蜡（周） /Time（weeks）降降/mmPrecpitation/m蜡蜡（周） /Time（weeks）图 3.3 试验周期温湿度、温差、降水量及日照变化Figure3.3 The change of temperature, humidity, precipitation a

方式,端裂,液滴法,节裂

Stuttgart, Germany），采用液滴法将体积 5 ul 的水滴定改性前后原竹的静态接触角，测定环境温度为 25℃。电镜观察小的试块放入液氮中 10 min，然后利用木材切片机切取试样的后置于载物台上进行喷金处理，采用扫描式电子显微镜（TM 15 kV 电压下观察试样的微观结构。分析开裂形式试验周期内，发现原竹开裂主要有以下三种形式：端裂、节裂和。其中以端裂最为常见。水分一般都是通过原竹端面散发到大快，常常最早产生裂纹。竹节处干缩率较大，较易产生裂纹，不易变大，裂纹增加速度非常缓慢。

【参考文献】