本发明涉及一种木竹化学类防菌、防虫和防裂的防护剂及其使用方法。
背景技术：
我国竹类资源非常丰富。竹子生长快，周期短，且竹材在形态和性质方面最接近木材，被广泛应用于造纸、建筑、家具和人造板等方面，是木材的重要替代材料。木材的生长周期相对长，水土涵养作用大、生态保护作用显著，砍伐受严格控制，木材资源的利用受一定制约。砍伐后未进行分割加工的竹杆和树杆保持原竹和原木的组织结构和形态特征，具有原竹原木的力学强度和美观效果，在家具和建筑中被大量使用。但由于木竹材中非细胞壁物质如淀粉、还原糖、蛋白质、脂肪等含量都较高，在温暖潮湿的条件下使用很容易发生腐朽、霉变和虫蛀等现象，严重限制了原木原竹的应用领域，缩短了其使用寿命。此外，由于原竹、原木结构的各向异性和材质的吸水吸湿性，原竹原木在使用过程中还会经常出现开裂和变形现象,尤其是开裂，进一步加剧了木竹材的腐朽、虫蛀和霉变。因此，研究木竹材的耐腐朽、霉变、防虫蛀和开裂等防护处理技术对木竹材的高效利用具有重要意义。CN102687729A公开了通过抽真空加压的方式将一种以季铵铜、N-2-苯并咪唑基氨基甲酸甲酯为主的原竹防护剂浸注到竹材中对其进行防虫、防腐、防霉变处理的方法，未涉及防裂。CN102189578A公开了一种将原木在水池中浸泡60-90天，然后制成板材，按照常规方法干燥的工艺，具有一定的防开裂作用，但未涉及抗菌虫处理。本发明要解决的技术问题是提供一种能同时防腐、防霉、防虫、防裂的木竹材化学防护剂，并提供一种简单易行的木竹材防护剂使用技术。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能防菌、防虫和防裂的原木原竹防护剂及其使用方法。解决上述问题采用如下技术方案：本原木原竹防菌、防虫和防裂的防护剂由两部分组成，即防护主剂和疏水剂。防护主剂由下列原料及其重量份配制而成：疏水剂由下列原料及其重量份配制而成：石蜡90.0～98.0份助剂2.0～10.0份所述的杀真菌剂和杀虫剂为硼酸、硼砂、四水合八硼酸钠、二癸基二甲基氯化铵、硫酸铜、氯化铜、氯化锌、硫酸锌、氨溶季铵铜(ACQ)、铜唑(CuAz)、铜铬砷(CCA)和由设在浙江农林大学内的国家木质资源综合利用工程技术研究中心生产销售的纳米木材防腐剂中的各1-2种。所述的水溶性单体和/或聚合物为聚乙二醇、壳聚糖、丙烯酸、衣康酸、丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、共聚维酮中的1-3种。所述的着色剂在需要时可为酸性染料或碱性染料或活性染料中的任一类染料。所述的石蜡为熔点50-90℃的矿物蜡、植物蜡或改性石蜡。所述的助剂为松香、甲基硅油、植物油和动物油中的任一种。本原木原竹防菌、防虫和防裂的防护剂的使用方法按如下步骤进行：(1)原木原竹的防护处理：将原木或原竹的底部直立于盛有防护主剂的槽中，或将原木原竹横向浸入盛有防护主剂的槽中，3-30天，若采用真空加压处理则1-3h，具体处理温度和时间根据需要的载药量而定；(2)疏水干燥处理：将经防护主剂处理后的原木或原竹立即再浸入熔融的疏水剂中，逐步升温，每小时升温2-5℃，保温0.5-1.0小时，至80℃，然后以每小时1-2℃升温至100-110℃，保温0.5-1.0小时，直至达到所需的含水率要求止；(3)降温出料：步骤(2)完成后开始逐步降温，可自然降温或以每小时2-5℃逐步降温至疏水剂的熔点以上，即60-90℃，取出，擦除表面石蜡或油渍，堆放即可。本发明的有益效果是：一、本防护剂所选用的杀真菌剂和杀虫剂均为水性溶剂，渗透能力强，对人体和环境无毒或低毒，能有效保护原木原竹免遭腐朽和虫蛀。二、所选水溶性聚合物或单体在步骤(2)的处理中聚合，能够将杀真菌剂和杀虫剂固着于原木或原竹中，防止其流失。由于升温过程较慢，可有效防止因聚合热过大造成的单体损失。三、本发明经过几个步骤的处理，不仅赋予原木或原竹防菌、防虫和防裂作用，而且完成了原木或原竹的干燥工艺，节约时间和能源。四、本发明防护主剂中可含有着色剂，在不改变处理工艺的条件下改变原木或原竹颜色。着色剂的添加可按实际需要选择。具体实施方式本发明下面结合实施例作进一步详述：下面本发明将防护主剂各原料及其重量份配比值按八项实施例列于表1(疏水剂的配比简单明白，不另列实施例)：实施例4(对照表1中实施例4对应的原料与重量份配比值)：先将2.5份硼酸和2.5份硼砂分别溶于100.0份水中，搅拌使之完全溶解，然后加入30.0份聚乙二醇，搅拌均匀，再加入1.5份酸性染料，再次搅拌至完全溶解，即得防护主剂。将2米长新鲜原竹(或原木)无需打通竹节，直接浸泡于按照实施例4方法配制的防护主剂中10天。取出将其放置于熔融的疏水剂溶液中，按照每小时5℃逐步升温至80℃，每升高5℃保温30分钟，然后按照每小时2℃升温至105℃，每升高2℃保温60分钟，即完成了对原竹(原木)的抗菌、防虫和防裂处理工作。其余实施例1、2、3和5-8，均对照表中对应实施例的原料和重量份配比值，与实施例4相同的方法制得抗菌、虫和防裂原木原竹防护剂，均能达到所述的技术效果，其中以实施例2、4和6优选。用本发明的防护剂处理原木原竹可大大降低原木原竹在户外使用过程中的开裂现象，处理后对黑曲霉、木霉、桔青霉、变色菌等菌的抵抗力达85％以上；对白腐菌、褐腐菌的耐腐能力可达到强耐腐等级；对白蚁等蛀虫抵抗力较好。杀真菌剂和杀虫剂中的纳米木材防腐剂是按本申请人在先已授权的专利CN200810062170.7“纳米木材防腐剂及其制造方法”所公告的方法生产的。实施例4、6和8处理直径为9.2cm，长200cm的毛竹原竹和直径为12.4cm，长200cm的马尾松原木，处理后的原竹和原木与未处理原竹和原木在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿箱中调节含水率14天，使其达到恒定的含水率，称重，得W1。然后将其分为A和B两批，A批置于户外离地面20cm处的开阔地带暴晒，B批置于浙江农林大学生物测试大楼前阴暗潮湿、且有白蚁的地方，两批均试验9个月，从2015年4月6日到2016年1月15日。记录A批原竹的开裂情况和B批原竹的霉变、虫蛀和腐朽情况，结果如表2和3。试样的开裂以裂缝的面积占原竹总面积百分比(简称裂缝面积比)计算，蛀蚀情况以表面蛀孔数量和表面蛀蚀面积占总面积百分比(简称蛀蚀面积比)计算，霉变面积可参考《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》(GB/T18261-2000)计算霉变部分面积占总面积的百分比(简称霉变面积比)，腐朽程度参考《木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法》(LY/T1283-2011)计算失重率。对实施例4、6和8处理材的增重率、增容率、尺寸稳定性、防霉、防腐和防白蚁性能进行测试，结果如下。实施例4、6和8处理原竹材的增重率分别为35.6±2.1％、31.4±2.0％和37.4±1.2％，增容率分别为4.3±1.2％、3.8±1.0％和4.6±0.7％。表2为实施例4、6和8处理原竹和未处理原竹材开裂、虫蛀、霉变和腐朽情况。未处理原竹在户外暴晒中出现7个明显裂缝，且白蚁蛀蚀严重，失重率高达57.6％，完全霉变。而实施例4、6和8处理明显降低了原竹的开裂、霉变、虫蛀和由于腐朽菌和白蚁造成的失重。用同样方法处理原木也可达到类似效果(表3)。实施例4、6和8处理马尾松原木的增重率分别为44.2±2.8％、39.4±3.4％和40.5±1.9％，增容率分别为7.4±2.1％、6.8±1.4％和5.9±0.8％。未处理马尾松在户外暴晒中出现9个明显裂缝，且易遭白蚁和变色菌侵染，由菌虫造成的失重率高达87.2％。而实施例4、6和8处理明显降低了原木的开裂、霉变、虫蛀和由于腐朽菌和白蚁造成的失重。表2实施例4、6和8处理原竹和未处理原竹材开裂、虫蛀、霉变和腐朽情况表3实施例4、6和8处理马尾松原木和未处理原木开裂、虫蛀、霉变和腐朽情况