液 保持轻微流体的。在某些实施方式中,方法提供了式I或VI的化合物的防腐剂溶液的聚合 固体表面涂层。
[0105] 可通过常规方式促进在木材灌注期间和之后式I或VI的化合物的原位聚合。在 某些实施方式中,原位聚合包括使式I或VI的化合物活化。在其他实施方式中,使式I或 VI的化合物活化包括加热、用电磁辐射使式I或VI的化合物活化、添加热引发剂或添加光 化学引发剂。电磁辐射包括来自波长是〇· 1埃(Jl)至1,000米(m)的电磁谱的辐射。在 某些实施方式中,使式I或VI的化合物活化包括用紫外线(UV)辐射、可见光辐射或近红 外(IR)辐射使化合物活化。UV辐射的波长是约IOnm至约390nm。可见光辐射的波长是约 390nm至约750nm。近红外福射的波长是约750nm至约3μηι。在某些实施方式中,通过施加 热促进原位聚合。在某些实施方式中,通过添加热引发剂促进原位聚合。
[0106] 取决于例如处理的木材的尺寸或木材的性质,施加的热的量和持续时间不同。如 所叙述的,式I或VI的化合物的原位聚合与来自防腐剂溶液的任何添加剂一起用于将式I 或VI的化合物固定在木材中,或至少增加木材中化合物的粘度。
[0107] 在某些实施方式中,通过施加 UV辐射促进式I或VI的化合物的原位聚合。在某些 实施方式中,通过添加光化学引发剂原位聚合。在某些实施方式中,通过施加热促进聚合。
[0108] 在某些实施方式中,提供了方法,以用式I或VI的化合物的防腐剂溶液层表面处 理木材和使表面层聚合以封装木材。在其他实施方式中,施加热或紫外辐射使式I或VI的 化合物的表面层聚合。
[0109] 通过参考下述实施例更容易理解如此大体上描述的本发明的技术,通过示例的方 式提供所述实施例并且不旨在限制本发明的技术。 实施例
[0110] 实施例1.单、双和三亚油酸硼烷木材防腐剂的合成
[0111] 见下面方案1。已经报道了亚油酸溴化物。见例如,Baker, J.A.;和McCrea, P. A. (1961) Journal of the Chemical Society 3854-3858。也已经报道了亚油酸结构的格 利雅试剂的合成。见例如,MManoharam等,WO 2010054406。将亚油酸溴化物1溶解至包 含稍微过量的清洁镁肩(magnesium turnings)的无水二乙醚中。溶液从无色变成透明棕 色。冷却溶液并且在_78°C将管插入到三甲氧基硼烷的溶液中。一当量的亚油酸溴化镁2 产生单取代的硼烷3,而三当量的亚油酸溴化镁产生三(亚油酸)硼烷5。然后用水使反应 淬灭并且用醚提取有机物。使用硫酸钠干燥有机层,并且通过旋转蒸发去除溶剂。然后在 二氧化硅上使用90 %的己烷和10%的乙酸乙酯的流动相纯化干燥油。可用的材料的产率 超过90%。
[0112] 方案1 :由亚油酸溴化镁和三甲氧基硼烷制备的硼烷干燥油木材防腐剂树脂的结 构。
[0114] 实施例2.硼酸盐木材防腐剂的合成(方案2)
[0115] 在室温下向甲苯中的l〇g B(Bu)3添加甲苯中15. 6g的亚油酸6。离析C况。并 且2小时之后形成Bu2BOC (0) C17H3J。继续反应过夜,以形成BuB (0C (0) C17H31) 2,丁基硼氧 基-双 _[(6Z,9Z)-十八-6, 9-二烯-1-酮]8。
[0116] 方案2 :由亚油酸和三丁基硼烷制备的硼酸盐干燥油木材防腐剂树脂的结构。
[0118] 实施例3.压力处理法。
[0119] 压力处理促进含硼化合物渗入木材中。在关闭的容器中进行木材的处理,其中木 材暴露于含硼化合物,然后施加压力和/或真空。含硼化合物深入和均匀地渗入到木材中。 可控制施加含硼化合物的条件,以改变含硼化合物渗入木材并且保持的程度。压渍法可进 一步适于大规模保护枕轨、电话线杆、建筑构件、结构材料等。
[0120] 实施例4.完全浸注法。
[0121] 完全浸注法用作压力处理法的变型。但是,在完全浸注法中,期望在压力期间使尽 可能多的含硼化合物被吸收至木材中。通过改变溶液的浓度实现期望的含硼化合物的保 留。
[0122] 实施例5.波动压渍法。
[0123] 波动法是压渍法的另一变型。波动法是"动态"法,因为施加含硼化合物的条件一 直在变化。在波动法中,防腐剂施加圆筒内的压力在数秒内在真空和高压之间变化。该方 法用于可能在其他压力施加程序中裂开或以其他方式损坏的木材。一般而言,由于该波动 法,可限制防腐剂的渗透深度。
[0124] 实施例6.在木材中的聚合。
[0125] 当其在木材结构中时,含硼化合物可被聚合。该步骤将含硼化合物固定至木材结 构中,减少或消除从木材的浸出,并进一步用于加固木材。含硼化合物可如上述通过使用压 力而被引入到木材结构中,其中其填充位于木材中的精细纹理(grain)和空隙。在含硼化 合物被引入到木材结构中之后,其可被加热至65-75Γ,使得含硼化合物聚合成固体形式。
[0126] 实施例 7. 土壤木块测试(Soil Block Test)。
[0127] 土壤木块测试(AWPA,2010)是相对快速的实验室方法,用于在利于对木材的快速 真菌攻击的条件下评估基于木材的材料的腐朽抗性。当用本文所述的化合物和组合物处理 木块时进行土壤木块测试。收集来自木块的浸出液,然后进行真菌暴露和分析。
[0128] 材料和方法
[0129] 将西黄松(Pinus ponderosa L)边材木块(19mm立方体)在炉中干燥(60°C )并 且称重。然后在12个的组中,将木块随机分配在不同处理组中。提供包含活性物(例如, 本文所述的化合物和组合物)的处理溶液,作为10%的活性成分浓缩物。然后用甲苯稀释 这些溶液,以产生包含0. l、〇. 5、1. 0和3. 0%活性成分溶液的处理溶液。将来自给定组的 木块放置在容器中并且覆盖过量的给定处理溶液。将该容器放置在干燥器中。对容器抽真 空,然后释放。从处理溶液取出木块并且吸干以去除过多溶液,然后称重。初始干重和湿重 之间的差用于计算净溶液吸收。在20-23Γ湿润储存木块3天,以允许进行任何固定反应, 然后在60°C在炉中干燥并且称重。然后在进一步测试之前,在23°C和65%相对湿度下调节 木块至恒重。
[0130] 来自每个处理组的六个木块进行14-天浸出程序,如来自American Wood Preservers'Association(美国木材防腐协会,AWPA)的 AWPA Book of Standards 中 "Standard method of determining the leachability of wood preservatives',,Birmi ngham, Alabama, 2010的描述的AWPA标准Ell-10。将木块浸入过量的水中,并且进行短暂 真空。然后,在浸入的6、24和48小时并且在总共14天内以48小时间隔换水。在每个时 间点保留浸出液的等分试样用于稍后的分析。然后,将浸出的木块在23°C和65%相对湿度 下再调整至恒重。使用偶氮甲碱H方法分析在每个时间点收集的浸出液的硼,所述偶氮甲 碱H方法如在AWPA标准A2-10方法16中描述。将所有的木块用水简单浸湿,然后放置在 塑料袋中并且通过暴露于来自钴60源的2. 5mrad的电离福射而被灭菌。
[0131] 通过用潮湿森林壤土半填充454ml French方瓶(square)并且将西部铁杉 (western hemlock)进料片(feeder strip)放置在土壤表面制备腐朽腔室,如AWPA标准 E10-10"Standard method of testing wood preservatives by laboratory soil-block cultures"中描述。然后为瓶子松弛加盖并且在121°C高压灭菌45分钟。
[0132] 冷却之后,将从测试真菌,密粘裙菌(Gloeophyllum trabeum) (Pers. ex Fr.) Murr. (Isolate:Madison 617)的培养物的活跃生长边缘切割的2至3mm直径麦芽琼脂片移 入瓶中。该真菌造成木材的褐腐病并且倾向于对硼化合物具有耐受性。将琼脂块(plug) 放置在木材进料片的边缘,并且为广口瓶松弛加盖(以允许空气交换),和温育直到进料片 完全覆盖真菌菌丝体。然后将无菌测试木块放置在进料片的表面上,为瓶子松弛加盖并且 在28°C温育12周。
[0133] 在温育阶段结束时,取出木块,刮净附着的菌丝体并且称重,以确定湿重。然后将 木块在炉子中干燥(60°C )并且称重。初始重量和最终炉子干重之间的差被用作每种材料 的腐朽抗性的度量。
[0134] 结果
[0135] 无论制剂如何,硼丢失倾向于在前2至3次浸出液收集中升高,然后变平缓(图 1)。总的硼丢失倾向于与测试的稀释度成比例。例如,来自3%稀释的浸出液具有的硼倾向 于是相同处理的类似1%稀释的浸出液中的3倍。硼浓度在来自硼酸盐溶液的浸出液中最 高,随后是硼烷,最后是丙烯酸系统。
[0136] 用水或甲苯处理的木块中的重量减损失围是41%至55% (表1)。这些值指示适 于侵略性真菌攻击的环境。样品处理的〇. 1 %至1. 〇%活性成分与对照的那些类似,尽管用 水或甲苯处理的木块中重量损失范围是41%至55% (表1)。这些值指示适于侵略性真菌 攻击的环境。浸出似乎对腐朽抗性没有任何作用,这很可能是因为非浸出样品的重量损失 如此高。非浸出3%硼酸盐处理中的重量损失倾向于低于其他处理出现的那些重量损失。 但是,即使这些重量损失也高于被认为显示有效的真菌防治的那些重量损失。典型地,当重 量损失在2%至3%以下时,认为真菌防治是可接受的。尽管制剂的确显示对硼浸出损失具 有不同程度的抗性,但观察到所有的制剂均具有低的浸出。
[0137] 表1. 土壤木块测试中针对密粘裙菌的处理的和非处理的南方松(southern pine)木块的重量损失。
[0138]
[0140] 实施例8.热解测试
[0141] 材料和方法
[0142] 微燃烧热量计(MCC)或热解燃烧流动热量计(PCFC)用于测量两个样品的热释放: 对照聚合物聚(异冰片基甲基丙烯酸酯)和如本文所描述的阻燃含硼化合物。MCC通过耗 氧量热法测量材料的热释放并且用作评估许多聚合和有机材料的热释放和可燃性的有用 技术。
[0143] MCC工具将少量样品(5_50mg)暴露于非常快的加热速率,以模拟火焰(fire type)条件。样品可在惰性气体(氮)下以快的加热速率被热解,并且来自热分解产物的气 体然后被推进900°C燃烧炉中,在所述炉中它们与氧混合。可选地,样品可在氧化条件(比 如空气,或多达50%/50%的队和02的混合物)下被热分解,然后进入燃烧炉。在来自热 解/热分解样品的气体在900°C炉中燃烧之后,它们然后流入氧传感器,并且在该燃烧过程 中消耗的氧的量等于材料在该温度使用桑顿定律的的热释放,桑顿定律是如技术人员已知 的经验关系,其给出氧与典型有机(C、H、N、0)气体、液体和固体的平均燃烧热。
[0144] 在MCC中,以l°C/sec加热速率,在氮下,从200°C至700°C,使用ASTM D7309的方 法A(在氮下热解)测试含硼化合物。每个样品被测试,重复三次,以评估可燃性测量的再 现性。
[0145] 结果
[0146] 下述热释放测量显示在表2中:
[0147] 残炭率(Char yield):这通过测量热解之前和之后样品的质量获得。残炭率越高, 留下的碳/无机材料越多。随着更多的碳留下,总的热释放通常减少。
[0148] HRR峰(一个或多个):这是在每个实验期间发现的热释放速率(HRR)的记录的峰 最大值。HRR值越高,在该事件中释放的热越多。
[0149] HRR峰温度:这是测量HRR的温度。
[0150] 总HR :这是样品的总热释放,其是每个样品分析的曲线(一个或多个)下面积。
[0151] 炭注释:这些是对从每个测试收集的样品残渣的描述。
[0152] 表 2.
[0154] *在盘状器皿中心少量的灰色炭化。<
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