林业科学  2001, Vol. 37 Issue (4): 107-110   PDF    
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蒋明亮.
Jiang Mingliang.
低毒防腐剂百菌清及铜制剂对木材尺寸稳定及力学性能的影响
DIMENSIONAL STABILITY AND PHYSICAL PROPERTIES OF WOOD TREATED WITH LOW-TOXIC PRESERVATIVES SUCH AS CHLOROTHALONIL, ACQ AND COPPER CITRATE
林业科学, 2001, 37(4): 107-110.
Scientia Silvae Sinicae, 2001, 37(4): 107-110.

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收稿日期：1999-07-09

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蒋明亮

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蒋明亮. 2001. 低毒防腐剂百菌清及铜制剂对木材尺寸稳定及力学性能的影响. 林业科学, 37(4): 107-110.
Jiang Mingliang. 2001. DIMENSIONAL STABILITY AND PHYSICAL PROPERTIES OF WOOD TREATED WITH LOW-TOXIC PRESERVATIVES SUCH AS CHLOROTHALONIL, ACQ AND COPPER CITRATE. Scientia Silvae Sinicae, 37(4): 107-110.  
低毒防腐剂百菌清及铜制剂对木材尺寸稳定及力学性能的影响
蒋明亮     
中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091
收稿日期：1999-07-09
基金项目：国家自然科学基金资助项目(39800114)
本文中的 MOE/MOR测试由木材力学实验室骆秀琴女士、何健女士完成, 谨致谢忱
摘要： 百菌清(CTL)、氨溶季铵铜(ACQ)、氨溶柠檬酸铜(ACC)处理马尾松(Pinus massoniana)、毛白杨(Populus tomentosa)后对木材尺寸稳定性及MOE/MOR的影响本文进行了研究。结果表明, 除剂量11.48 kg/m3的百菌清处理的毛白杨外, 以上防腐剂处理试材后吸水至饱和时的尺寸稳定性与对照相比有不同程度的增加, 幅度为3.9%~ 28.0%;各处理对抗弯弹性模量(MOE)影响幅度不大, 其中对于马尾松, MOE差异不明显, 对于毛白杨, 各处理对MOE稍有增加(百菌清乳剂处理除外), 幅度6.3%~ 8.1%之间。各制剂处理马尾松、毛白杨后对抗弯强度(MOR)影响不明显。
关键词： 百菌清    氨溶性季铵铜    氨溶柠檬酸铜    尺寸稳定    MOE/MOR    
DIMENSIONAL STABILITY AND PHYSICAL PROPERTIES OF WOOD TREATED WITH LOW-TOXIC PRESERVATIVES SUCH AS CHLOROTHALONIL, ACQ AND COPPER CITRATE
Jiang Mingliang     
Research Institute of Wood Industry, Chinese Academy of Forestry Beijing 100091
Abstract: The anti-swelling effectiveness(ASE)and MOE/MOR of masson pine and poplar treated by chlorothalonil, ACQ and copper citrate were conducted according to Chinese national standard in this paper. The results indicated that chlorothalonil had little effect on ASE of Populus tomentosa at the retention of 11. 48 kg/m3 while the ASE of treated wood at other retention increased between 3.9%~ 28.0% in soaked condition according to GB1934.2-91. MOE of Pinus massoniana treated with chlorothalonil, ACQ and copper citrate was not significantly changed as the control, but MOE of Populus tomentosa treated with ACQ and copper citrate increased 6.3%~ 8.1%. MOR of both Pinus massoniana and Populus tomentosa treated with Chlorothalonil, ACQ and copper citrate was not significantly changed.
Key words: Chlorothalonil    ACQ    Copper citrate    Dimensional stability    MOE/MOR    

未来木材防腐的发展方向是高效、低毒、对环境无影响的防腐剂及处理工艺的开发与应用。目前国内外使用的油溶性防腐剂包括creosote油、8-羟基喹啉酮、环烷酸铜、环烷酸锌, 水溶性防腐剂包括铜铬砷(CCA)、铜铬硼(CCB)、酸性铬酸铜(ACC)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、氨溶砷酸铜(ACA)等(Barnes et al., 1995), 因为油溶性防腐剂及铬、砷成分对环境影响较大, 木材防腐目前面临着严峻的环境压力(Barnes et al., 1995; Nicholas et al., 1995)。

经过10多年的研究, 百菌清(CTL)及一些以铜为基础无铬、砷低毒水溶性防腐剂如:氨溶性季铵铜(ACQ-A、ACQ、ACQ-D)、双二甲基二硫代酰酮(CDDC)、氨溶柠檬酸铜(ACC)、铜唑-A型(CBA-A), 已列入AWPA标准(1996), 并正得到广泛应用(Woods et al., 1990; 1994;1995;Lakes, 1992; Creffield et al., 1995)。

在建筑用材中, 防腐处理后的人工林木材具有广泛的应用前景。CTL、ACQ及ACC属低毒木材防腐剂, 它们对木材室内室外的耐腐性能及力学性能的影响有些文章报道, 但它们对木材尺寸稳定的影响国内外未见报道, 其对人工林木材马尾松、毛白杨尺寸稳定及力学性能的影响本文进行了探讨。

1 试验部分 1.1 试材

马尾松(Pinus massoniana)采自广州, 生长19 a, 毛白杨(Populus tomentosa)采自北京大兴, 生长15 a。

1.2 防腐剂

百菌清采用乳剂, 乳化剂为9601, 由大连旅顺化工厂提供。ACQ (本文为ACQ-B)及ACC的制备参照AWPA P5标准, 吸药量折合为氧化铜的量。

1.3 试验方法 1.3.1 尺寸稳定性能试验方法

木材湿胀性采用GB1934.2-91测定方法, 试材:20 mm×20 mm×20 mm。

1.3.2 抗弯弹性模量(MOE)及抗弯强度(MOR)试验方法

MOE采用GB1936.2-91测定方法, MOR采用GB1936.1-91测定方法, 试材均为:20 mm×20 mm×300 mm。MOE的比值为同一试材处理后与处理前的比值, 10个重复。

1.4 数据处理方法

采用MS EXCEL 97及SAS t-test数据处理软件。

2 结果与分析 2.1 马尾松、毛白杨气干及吸水时湿胀率及抗湿胀率

各制剂及药量处理的马尾松试材, 气干状态时, ACC、CTL及ACQ各吸药量的抗湿涨率(ASE)为负值, 它们的尺寸稳定性不如未处理的试材, 可能是由于药剂本身的吸湿性比未处理的试材强。其中ACC在10.35、22.16 kg/m3剂量时的ASE无显著差异, CTL及ACQ处理的试材, 高吸药量处理比低吸药量处理对尺寸稳定的负效应影响较小。吸水至饱和时, ACC及ACQ处理试材, 随着吸药量的增加, ASE值增加, 尺寸稳定效果增加; 但对于CTL, 随着吸药量的增加, ASE值降低, 尺寸稳定效果反而降低, 其原因有待进一步查证(表 1)。

表 1 马尾松气干及吸水时湿胀率及抗湿胀率① Tab.1 Swelling rate and ASE of treated Pinus massoniana

各制剂吸药量处理的毛白杨试材, 气干状态时, ACC处理试材的尺寸稳定性随吸药量增加而降低, CTL及ACQ处理试材尺寸稳定性不如未处理试材, 其中随着CTL的吸药量增加, ASE值增加; 随着ACQ吸药量的增加, ASE值降低, 尺寸稳定的负效应加重, 说明ACQ处理的毛白杨试材的吸湿性较强。吸水至饱和时, 除CTL在吸药量11.48 kg/m3外, 其余各制剂吸药量都明显具有一定的尺寸稳定性, 其中ACC在吸药量4.25 kg/m3及10.02 kgm/m3时对ASE无显著差异; ACQ吸药量增加, ASE值降低, CTL对尺寸稳定的影响不大(表 2)。总之, 气干状态时, 除ACC处理毛白杨外, 各制剂处理的试材的尺寸稳定性能不及未处理试材; 吸水至饱和状态时, 除CTL在11.48 kg/m3处理毛白杨外, ASE一般比对照有不同程度的提高, 说明各处理与未处理试材相比具有一定的尺寸稳定性能。

表 2 毛白杨气干及吸水时湿胀率及抗湿胀率① Tab.2 Swelling rate and ASE of treated Populus tomentosa
2.2 药剂处理对马尾松、毛白杨抗弯弹性模量的影响结果

表 3、表 4可见, CTL处理试材对MOE的影响不显著, ACC各剂量处理的试材的MOE, 马尾松增加5.7%, 毛白杨增加8.1%, 与文献报道的ACC对MOE下降5%左右不太一致, 可能由于本文中采用的毛白杨、马尾松试材密度较小的缘故。ACQ对马尾松的MOE影响不大(表 3), 与文献报道其他树种的结果类似(Windandy, 1995); 但对于毛白杨, ACQ各处理对MOE有所增加, 幅度为6.6%, 可能是由于毛白杨的密度比马尾松更低。本文中MOE采用比值而非绝对值, 是因为MOE的测试不会破坏试件, 本文中药剂处理前后的试件为同一试件, 这样可减少由于试件的个体差异而导致的系统误差。

表 3 药剂处理对马尾松抗弯弹性模量及抗弯强度的影响 Tab.3 Comparison of MOE and MOR of treated and untreated Pinus massoniana
表 4 药剂处理对毛白杨抗弯弹性模量及抗弯强度的影响 Tab.4 Comparison of MOE and MOR of treated and untreated Populus tomentosa

ACC及ACQ处理的马尾松、毛白杨试材的MOR与对照差异不明显(表 3、4), 与文献报道ACC及ACQ对MOR降低约5%左右基本一致(Winandy, 1995; 1997)。

3 结论

本文的结果表明, 以上防腐剂处理试材后吸水至饱和时的尺寸稳定性有不同程度的增加, 幅度为3.9%~28.0%, 剂量11.48 kg/m3的百菌清处理的毛白杨除外; 各处理对MOE影响幅度不大, 其中对于马尾松, MOE差异不明显; 对于毛白杨, 各处理对MOE稍有增加(百菌清乳剂处理除外), 幅度6.3%~8.1%之间。各制剂处理马尾松、毛白杨后对MOR影响差异不显著。这些防腐剂如能在实际中得到应用, 它们对木材的力学性能没有明显的降低。

参考文献(References)
AWPA Standard for Preservatives, Proc. Am. Wood Preservers' Assoc. 1996, 92: 3~ 27
Barnes H M, Murphy R J. 1995. Wood preservation-the classics and the new age. Forest Prod. J., 45(9): 16-26.
Creffield J W, Chew N. 1995. Efficacy of chlorothalonil and chlorothalonil plus chlorpyrifos against termite attack. Forest Prod. J., 45(2): 46-50.
Nicholas D D, Schultz T P. Biocides that have potential aswood preservation-an overview. Wood Preservation Beyond' 90, Forests Products Society, Madison WI, 1995
Laks P E. 1992. Efficacy of chlorothalonil against 15wood decay fungi. Forest Prod. J., 42(9): 33-38.
Winandy J E. 1995. Effects of waterborne preservative treatment on mechanical properties: a review. Proc. Am. Wood Preservers' Assoc, 91: 17-33.
Winandy J E, Lebow S T. 1997. Effects of ammoniacal copper citrate preservative treatment and redrying on bending properties of two grades of southern pine 2 by 4 1umber. Forest Prod. J., 47: 91-99.
Woods T L, Bell J P. 1990. Development of chlorothalonil as a wood preservative. Proc. Am. Wood Preservers' Assoc, 86: 190-196.
Woods T L, Laks P E, Fears R D. 1994. Wood preservative effectiveness of combinations of chlorothalonil and chlorpyrifos. Proc. Am. Wood Preservers' Assoc, 90: 22-24.
Woods T L. Chlorothalonil as a new wood preservative. Wood Preservation Beyond' 90, Forests Products Society, Madison WI, 1995