木材改性第三章(木材防腐剂

第三章木材防腐剂,一.定义能使木材免于各种生物（真菌、昆虫和海生钻孔动物）的侵害，提高木材的耐久性，延长木材使用寿命的化学药剂称为木材防腐剂。,引言,1、木材败坏的方式,机械或力学破坏,化学-电化学讲解,火灾,木材的风蚀,生物败坏,二.微生物生长繁殖的条件,（1）营养物质：木腐菌：木材细胞壁物质单糖（注意：并非所有树种的木材都适合于作为养料原因是）霉菌和变色菌：边材含的低聚糖、淀粉。,（2）水分：木材含水率20%干燥木材或者木材含水率100%水存木材，均可抑制微生物的降解。最适宜的含水率范围：35%60%。小结：湿千年，干万年，不湿不干一、二年。,（3）温度：真菌只在一定温度范围内生长，并有其最适生长温度、最高和最低生长温度；最适生长温度：2540；温度45或10，真菌的生长受到抑制；温度50热处理合适的时间，均可杀灭菌源。,（4）空气：大多数真菌是好氧菌，需要空气才能生长。真菌生长发育的最低空气量：为木材体积的5%。因此，致密的木材内如果含水率很高，木材内就缺乏空气，真菌的生长受抑制。（5）酸度：木腐菌一般喜弱酸性介质（pH=4.55.4）。,三.木材的腐朽,（1）白腐特点：由白腐菌破坏木质素，同时也破坏纤维素和半纤维素，使受害材退色或呈白色纤维状的腐朽形态。发生白腐时往往在材面上出现黑色或褐色细线。木材仍保留原来尺寸和形状，材质变软。,白腐材类型：筛孔状、层状、大理石状、海绵状腐朽。,破坏方式：菌丝先从阻力最小的通道细胞腔进入，而后按细胞壁S3层S2层S1层P（胞间层）顺序进行破坏。,破坏后分析，木素碎片；纤维素、半纤维素单糖；木材的韧性，其它强度下降少。可以利用其进行生物制浆。,白腐菌对麦杆的作用,（2）褐腐,特点：引起木材褐腐的真菌为褐腐菌，由褐腐菌破坏纤维素和半纤维素，使受害材呈红褐色或棕褐色裂块状的腐朽形态褐腐木材的强度特别是抗冲击强度明显下降，材质发脆。晚期，受害材干燥后，有纵横交错的块状裂隙，容易捻成粉末。,腐朽材类型：袋状、块状、海绵状等腐朽。,破坏方式：菌丝破坏木材细胞壁的顺序为：细胞壁S2层S1层S3层或S2层S3层S1层。破坏后分析，纤维素分子链断裂，强度下降很多，故不能用其制浆。,（3）软腐系由软腐菌破坏木材细胞壁的S2层所形成的一种腐朽形态。特点：这种败坏相当普遍，许多使用环境中都可发生。如在水中使用的木材、与土壤接触的木材、在高湿度下使用的木材上，野外堆放的及其他不适合担子菌生长的环境中使用的木材上等。,（3）软腐破坏方式：软腐菌分解木材的纤维素，使木材细胞壁S2层形成空洞，通常受害材表层变软、变黑，干燥时，软腐层将成细小的块状开裂，到后期木材强度下降严重。,（4）腐朽对木材性质的影响改变了木材的化学组成褐腐菌危害松木前后化学组成的变化,化学组成健全材半腐朽材腐朽材纤维素（%）58.023.36.0木质素（%）23.023.620.1灰分（%）1.161.491.78,（4）腐朽对木材性质的影响对物理力学性质的影响褐腐菌危害松木前后物理力学性质的变化,物理力学性质健全材半腐朽材腐朽材全干质量（%）1009175抗弯强度（%）1008155抗压强度（%）1005939,四.防腐剂的防腐机理,（1）机械隔离：将暴露的木材表面保护起来，阻止木材与外界环境直接接触，以防止微生物的侵害，如装饰涂料。（2）毒性防腐靠防腐剂的毒性抑制微生物的生长，或微生物吸收防腐剂而被毒死。,五、.防腐剂应具备的条件,（1）对危害或栖息木材的生物具有足够的毒性用以下浓度：,防腐剂的毒性程度表示,致死浓度,制止浓度,致死限量,（2）必须有持久性和稳定性（3）安全性（4）经济性（5）在木材中有很好的渗透性（6）处理无色、无味无刺激性，不影响油漆、胶合（7）对金属无腐蚀性,六、常用的木材防腐剂,1、油质防腐剂（1）定义：指具有足够毒性和防腐性能的油类。（2）特点木材防腐工业上实际使用的油类防腐剂有煤焦油，煤杂酚油(克里苏油，也称木材防腐油)、煤杂酚油与煤焦油或石油的混合油，主要使用的是煤杂酚油以及它和煤焦油或石油的混合油。,1、油质防腐剂通常是煤焦油及其分馏物如煤焦杂酚油、蒽油和煤焦杂酚油与石油混合液等。对危害木材的大多数生物具有很高的毒杀力。,煤杂酚油A、来源：指煤焦油蒸馏产物，馏程范围一般从200370（或400），成分众多而复杂，主要由上百种各种芳烃成分组成的混合物。并含有相当数量的焦油酸类和焦油碱类。B、成分与性质：比重一般在1.031.10之间。暗红褐色的粘稠液体，未脱晶产品常析出结晶体。C、用途：用于室外木材极其制品的防腐处理。,2、有机溶剂防腐剂定义：为溶解于有机溶剂的杀菌、杀虫毒性药剂的溶液。特点：毒性强、易吸收、持久；处理材干净、变形小；成本高、易燃。,（1）五氯苯酚C6CI5OH简称五氯酚PCP或Penta。其纯品为白色结晶体，难溶于水，易溶于某些有机溶剂如醇或芳烃等。对真菌有较高的毒效，对蛀木昆虫、白蚁也都具相当高的毒杀力。其钠盐为高效的防霉剂，常与其他药剂混合使用。用途：用于细木工、建筑材等室内处理，也可用于枕木、电杆等室外处理。,（2）环烷酸铜C10H19C002Cu黄绿色黏稠液，具有良好的防腐作用，对人畜毒性低，化学性质稳定。对抵抗和预防海生钻孔动物十分有效，还可作为电缆、布匹和皮革等防腐、防霉剂。与煤杂酚油（37）或船底漆混用可以预防海生钻孔动物对木材的侵害。,（3）8-羟基喹啉酮Cu8有机铜盐螯合物，溶解于脂肪族和芳香族的石油溶剂中，加助溶剂可制成乳剂。它作为低毒害防腐剂可以处理与食品接触的木材，并具有预防边材变色的效果。也可用作线，皮革和乙烯基塑料的防霉剂,（4）有机锡三丁基氧化锡简TBTO(C4H9)3Sn2O，三丁基氧化锡对败坏木材生物的毒杀能力很强。比煤杂酚油大几百倍，比五氯苯酚大20倍，且其毒效期长。三丁基氧化锡对褐腐特别有效，它的杀虫效果也很好，在保持量为lkg的情况下就能有效地防治家天牛。,（5）百菌清百菌清（2，4，5，6四氯1，3苯二腈）是一种广泛使用的农用广谱杀菌剂。它对环境友好，对菌、白蚁和海生钻孔动物具有良好的效果。（6）戊唑醇,3水溶性防腐剂,主要指能溶于水的对败坏木材的生物有毒性的物质。水溶性防腐剂大致可分为三种类型：(1)这类防腐剂中盐类在注入木材后，基本上保持原来的性质不变，没有抗流失性能。(2)这类防腐剂中部分活性物质能与木材结合，起到部分抗流失作用。(3)这类防腐剂的活性物质能在木材中产生化学作用而固定，有抗流失作用。,（1）单盐防腐剂氟化物：氟化钠、氟化钾、氟硅酸钠、氟硅酸锌，氟硅酸镁和一些双氟化物。氟化物的毒性和用途：氟化物对木材腐朽菌有一定毒效，氟化钠是一种很强的杀菌剂，并且对家天牛等一些木材钻孔虫也有毒杀作用，但它的杀虫性能只是针对少数几种昆虫的。软腐菌对所有氟化物的耐药性较大，另外防青变的效果也较差。单独使用时易流失。,硼化物：硼砂、硼酸。硼酸盐具有杀菌、杀虫和阻燃的性能，它即使单独使用也是一种有效的防腐剂。硼化物对人畜无毒害、无色、无臭，渗透性好。硼化物的毒性和用途：作木材防腐剂的硼化物主要有硼砂、硼酸和八硼酸二钠。硼砂防菌效果不如硼酸，但防治家天牛、长蠹和粉蠹的效果较好。硼砂对彩绒革盖菌的毒性极限是15kgm3，而硼酸对此菌的毒性极限为10kgm3。在防治变色菌方面，硼酸盐也是非常有效的。但防白蚁的效果比较差，抗流失性能也不好,砷化物：三氧化二砷，五氧化二砷，砷酸，砷酸氢二钠和亚砷酸钠等。毒性和用途：能抗菌，但主要是杀虫，对某些霉菌的毒性不强，有时还能促进霉菌的发展，并将砷化物分解为有毒气体。,铜化物：CuSO45H2O，Cu(OH)2，CuCO3Cu(OH)2。毒性和用途：铜化合物对真菌有一定毒性。对金属Fe有强烈的腐蚀性，抗流失性较差。,五氯酚钠：C6Cl5ONa，简称：PCPNa。毒性和用途：具有防腐、防虫的效果，特别是防霉效果好，与硼酸混合使用可作防治青变的处理剂五氯酚钠有刺激性，会引起皮炎，现已少用。,（2）复合防腐剂把二种或二种以上的不同性质盐类按一定的比例混合，不但能够克服单盐类使用时的不足之处，而且还会产生一些新的特性。,（2）复合防腐剂-CCA,组成：铜铬砷（C型）CuO：17.0-21.0CrO3：44.5-50.5As2O5：30.0-38.0优点：广谱、长效、价廉2000年北美用量70000-80000吨，处理木材量约1,600万m3，约占住宅用防护木材的80，或南方松的44缺点：含砷、铬，对环境有危害2003年12月31日前逐步限制使用，2004年1月1日禁止使用于民用场所，26个以上国家已限制使用，还将进一步限制，日本早就不用。,使用CCA防腐剂，可延长木材使用寿命510倍。广泛应用于建筑、煤矿、海港、家具等行业的各类木材的防腐、防蚁、防虫处理。同时可替代氯丹做建筑毒土处理，以预防白蚂蚁。,（2）复合防腐剂-ACQ,ACQ：季铵铜组成：二价铜盐烷基铵化合物氨或胺CuO：5.0DDAC：10.0ACQ的主要活性成分是铜，常用的铜盐是非水溶性的二价铜盐；另一活性成分是季铵盐，以二癸基二甲基氯化铵（DDAC）表示，常用的季铵盐的来源是二癸基二甲基氯化铵（DDAC）或十二烷基二甲基苄基氯化铵（BKC）。,优点：抗生物危害性能可与CCA相媲美，安全性大大优于CCA，是CCA的主要替代者美国用ACQ处理木材量：2001年：35.4万m32002上半年：236万m3（约占总量15）预计2002年替代CCA25，2003年替代CCA70,有良好的防霉、防腐、防虫性；对木材具有良好的渗透性，可用来处理大规格、难处理的木材；具有抗流失性；因不含砷、铬、酚等对人畜有害的物质，目前已成为取代世界广泛使用的CCA的新一代木材保护剂。,（2）复合防腐剂-铜铬硼合剂(CCB),配方：10.8CuO，26.4CrO和25.5H3BO3。它对木腐菌毒性大，杀菌效果与CCA相同。也是一种较好的防虫剂，对白蚁的毒性范围是36kgm3。CCB防腐剂由于其中硼有很强的渗透性，且它的固定速度较慢，因此对于处理象云杉这样难渗透的树种来说，处理效果特别好。,七常用的木材防虫剂,木材防虫剂就是将它喷雾、涂刷或浸注到木材中，然后因害虫接触木材或取食木材而被杀死，这类化学药剂通常称为木材防虫剂。,1、木材防虫剂的分类（1）按照虫体吸收药剂的部位分类触杀剂：指与虫体接触后，使害虫中毒致死的药剂。它可以溶解于昆虫表皮的脂肪中，而进入体内组织，侵害其神经或其它器官细胞，制止代谢而造成昆虫死亡（有机磷等）。,胃毒剂：通过消化道在虫体吸收而中毒致死的药剂（拟除虫菊酯、硼化物、固定型无机防腐防虫剂等）拟除虫菊酯杀虫能力强，击倒快、残效期长，对人、畜毒性低，是一种较理想的防虫剂。,熏蒸剂：常温下挥发、从昆虫的气门进入虫体内使其中毒或者驱除的药剂（溴甲烷、硫酰氟SO2F2、磷化铝等）。熏蒸仓库害虫，港口船舶仓中害虫，还用于园林消灭越冬害虫，防治活树蛀虫，杀灭木材、棉花以及日用商业的害虫，它对杀灭各种白蚁也有效。,2、木材虫害的防治原木：原木的合理贮存和保管：干存、湿存和水存、采用化学药剂进行喷、涂处理；成材：采用复合药剂（硼硼酚等）进行涂、喷或浸等处理大批量的原木与成材选择熏蒸处理（出现虫害后的处理方法）。,熏蒸木托盘,集装箱底板,白蚁对木材的危害白蚁生存的主要食物来源是木材及木制品白蚁危害广泛性：房屋建筑、林业、公路、城乡绿化、粮食等；白蚁危害的严重性：每年“啃”去人民币15亿。,白蚁啃碎2万元,白蚁的药物治理：家白蚁：是南方主要危害建筑物，主要用粉剂毒杀