三种季铵盐防腐剂对木材尺寸稳定性和材色的影响

2022-04-02 来源：爱go旅游网

第30卷第4期2007年7月

河北农业大学学报

JOURNALOFAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI

Vol.30No.4Jul.2007

文章编号:1000-1573(2007)04-0046-04

①

三种季铵盐防腐剂对木材尺寸稳定性和材色的影响

曲保雪,　祝彦忠,　孙照斌,　安胜足

(河北农业大学林学院,河北保定071000)

摘要:针对市售季铵盐及其改性产品处理后木材的增重率、吸湿性、尺寸稳定性、材色变化进行试验研究,结果显示:试样的增重率随季铵盐防腐剂浓度的增加而明显增大;不同的季铵盐防腐剂对试件的吸湿性有不同影响;季铵盐防腐剂处理后试样的体积变化不大;季铵盐防腐处理会使材色加深,防腐剂浓度越高材色变化越显著。关　键　词:季铵盐;木材防腐;尺寸稳定性;材色中图分类号:S781.7

文献标识码:A

EffectonwoodsizestabilityandcolorofthreequaternaryammoniumsaltsforwoodpreservativeQUBao2xue,ZHUYan2zhong,SUNZhao2bin,ANSheng2zu

(CollegeofForestry,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071000,China)

Abstract:Thewoodpropertiesoftheweightincreaserrate,themoistureabsorptionrate,thesizestabilityandthevariationofchromawereexaminedafteritistreatedwithquaternaryammoniumsaltanditsmelioratedproducts.Theresultsshowthattheweightincreaserrateincreaseswiththeconcentrationofthecompoundsobviously,thesizeofthesampleschangesslightly.Ontheotherhand,thetreatmentofthewoodwithquaternaryammoniumsaltchangesitschroma,withthein2creaseofthecompoundsconcentration,andthecolorofthesamplesbecomesdarker.Keywords:quaternaryammoniumsalt;woodantisepsis;sizestability;woodchroma

　　对木材进行防腐处理,延长木制品的使用年限,是节约木材、保护森林资源的重要途径之一。当前使用最多的是水溶性防腐剂,约占防腐剂使用总量

[1]

的3Π4。氨溶烷基胺铜(ACQ)是一种新型水基防腐剂,有较好的渗透性,对大规格木材处理十分有效,并且它不含砷、铬、酚等对人、畜有毒害的物质,有逐渐取代目前在世界各国广泛使用的铜铬砷(CCA)的趋势[2]。

一般来说,水溶性防腐剂处理木材后,通常会使木材某些性能发生变化,这些性能包括吸湿性、强

[3]

度、腐蚀性、尺寸稳定性、材色、油漆性、加工性、胶合性、抗流失性等。研究防腐剂对木材性能的影响,对防腐剂的发展和应用有重要的参考价值。本试验

研究和探讨三种季铵盐防腐剂对木材吸湿性、尺寸稳定性和材色的影响。

1　材料与方法

1.1　材料

季铵盐A市售为黄色液体,纯度81%;季铵盐B和季铵盐C用季铵盐A自行改性后获得;试验所用原料为市售杨木,试件加工后尺寸为20mm×20mm×20mm。在试件使用前按GB1931-91《木材含水率测定方法》第4～5条的规定,进行烘干和称重,精确至010001g。每个试样称重后,于各相对面的中心位置,用游标卡尺分别精确测量测出弦向、径

[4]

向和顺纹方向尺寸,精确至010lmm。

①

收稿日期:2006-12-27

基金项目:河北农业大学校青年基金

　第4期　1.2　方法

曲保雪等:三种季铵盐防腐剂对木材尺寸稳定性和材色的影响

1.2.1　试件处理　　将季铵盐A、季铵盐B和季铵盐C各自配成3种浓度011%、015%、1%(一般认

去处理前明度(L)值;Δa—红绿色品差,处理后333

a减去处理前a值;Δb—黄蓝色品差,处理后33

b减去处理前b值。

为,季铵盐的浓度为015%时,处理木材后,其防腐性能就已经能够达到强耐腐等级)。

取出9块试样,放于浸注装置中,抽真空(1313kPa以下),保持30min,注入药液,浸泡30min。取出,放入压力罐中,加压至015～017MPa,保持30min。处理完毕后,取出,用滤纸擦干表面,然后置于通风良好条件下,避免表面有灰尘,

[5]

放置21d,以利防腐剂的固定。1.2.2　增重率和增容率测定　按前述的方法进行干燥和称重,并精确测量尺寸。按下式计算试件的

[6]

增重率和增容率:

增重率=(处理前绝干重量-处理后绝干重量)Π处理前绝干重量×100;

增容率=(处理前体积-处理后体积)Π处理前体积×1001.2.3　吸湿性测定　处理后的试件称重并测量尺寸后放置于温度(20±2)℃,相对湿度65%的恒温恒湿箱中进行吸湿处理,吸湿15d后再测量重量和[7-8]

各向尺寸,可得试件的吸湿率和湿胀率。

吸湿率=(试件绝干重量-吸湿后重量)Π试件绝干重量×100;

湿胀率=(试件吸湿前体积-吸湿后体积)Π吸湿前体积×100

按照同样的方法测定未经防腐处理的试件的湿胀率、吸湿率,并用下式计算处理后试件的抗胀率和阻湿率:

抗胀(缩)率=(未处理试件的体积膨胀率-处理后试件的体积膨胀率)Π未处理试件的体积膨胀率×100;

阻湿率=(未处理试件的吸湿率-处理后试件的吸湿率)Π未处理试件的吸湿率×1001.2.4　表面材色测定　本次试验采用的表色系统

333

是CIE(1976)Lab均匀色空间,测量所用仪器

[9-10]

为SC-1型色差仪,光源采用D65标准光源。试件在未经防腐处理前在温度为(20±2)℃,空气的相对湿度为65%的恒温恒湿箱中,将其含水率调整

为12%后测量并记录试件处理各项参数L,a,3[11]b值。经防腐处理后,用同样的方法测定各项参数。用如下方法计算处理前后的颜色变化:

ΔE3=[(ΔL3)2+(Δa3)2+(Δb3)2]1Π2ΔE3—处理前后待测树种木材的总体综合色

差,简称色差;ΔL—明度差,处理后明度(L)减

2　结果与分析

2.1　对增重率和增容率的影响

从表1中可以看出,随着防腐剂浓度的增加,试

件的增重率增大趋势非常显著。防腐剂的种类对试件增重率也有一定影响:同样浓度下,季铵盐A处理后试件增重率最低,其次是季铵盐B,而季铵盐C处理后的试件增重率最高,但3者的差异并不十分显著。

表1　季铵盐不同种类和浓度处理试件的增重率Table1　WPGofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofquaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration　%盐浓度Π%Concentration0.10.51.0

季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA0.181.504.20季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB0.222.204.40季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC0.252.804.90

　　从表2中可以看出,3种季铵盐防腐剂对木材的增容率影响趋势不同:季铵盐A使处理后的试件体积略有增大,而且浓度越高,增加越明显;季铵盐B在低浓度处理时,会使试件体积有所增大,而高浓度处理时试件体积有所收缩;季铵盐C的处理会使试件体积收缩,处理浓度越高,体积收缩越明显。总之,3种季铵盐防腐剂对木材的增容率影响都不大。

表2　季铵盐不同种类和浓度处理试件的增容率Table2　BEofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofquaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration　%季铵盐A

盐浓度Π%QuaternaryConcentrationammonium

saltA

0.11.40.51.81.01.9

季铵盐B

QuaternaryammoniumsaltB

1.41.0-0.5

季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC

-0.2-0.8-1.2

　　3种季铵盐处理后试件增重率与增容率的关系如图1。

图1表明,试件经防腐处理后,其增容率并不随着增重率的增加而成简单的线性增加,3种季铵盐处理后增容率随增重率变化的趋势也不相同:经季铵盐B和季铵盐C处理的试件,增容率随增重率的增加而下降,但季铵盐C处理后的试件变化较为平缓;经季铵盐A处理后的试件增容率随增重率的增

河北农业大学学报第30卷

加而增加。出现这种差异的原因目前尚不清楚,有待进一步探讨。

增加。图2为处理后试件的抗胀(缩)率与增重率之间的关系。

从图2可以看出,不同的季铵盐处理试件后,抗胀(缩)率随增重率的变化趋势并不相同,季铵盐A处理后,试件抗胀(缩)率先随增重率增加而下降,尔后又随增重率增加而缓慢增大;季铵盐B处理后试件抗胀(缩)率随增重率而改变的趋势和季铵盐A相反;季铵盐C处理后试件抗胀(缩)率随增重率增加而增大。

图1　3种季铵盐处理试件的增容率与增重率的关系Fig.1　RelationshipbetweenBEandWPGofsamplestreatedbythreekindsofquaternaryammoniumsalts

总之,3种季铵盐防腐剂处理后,试件尺寸变化较小,在可以接受的范围内。2.2　对抗胀(缩)率和阻湿率的影响

表3中抗胀(缩)率表示外界环境变化时材料抵抗胀缩的能力。抗胀(缩)率越大,表示外界环境变化对材料的体积影响越小;抗胀(缩)率为负值时,则表示处理后材料对外界环境变化的稳定性不如处理前。

表3　季铵盐不同种类和浓度处理试件的抗胀(缩)率Table3　ASEofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofquaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration　%盐浓度Π%Concentration

0.10.51.0

图2　3种季铵盐处理试件的抗胀(缩)

率与增重率的关系

Fig.2　RelationshipbetweenASEandWPGofsamplestreatedbythreekindsofquaternaryammoniumsalts

根据表3及图2的试验结果,在提高木材抗胀(缩)率方面,季铵盐B要优于季铵盐A和季铵盐C,而季铵盐B在浓度为0.5%时,所处理的试件抗

季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA-29.4-48.4-44.8季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB6.215.07.5季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC-38.3-21.5　8.9

胀(缩)率最高。

表4　季铵盐不同种类和浓度处理试件的阻湿率Table4　MEEofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofquaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration　%盐浓度Π%Concentration

0.10.51.0

　　从表3中可以看出,季铵盐的种类、浓度对试件的抗胀(缩)率都有显著影响:季铵盐A处理后,试件抗胀(缩)率出现了较大的负值,这表示处理后尺寸稳定性有较大幅度的下降,在较低浓度下,试件抗胀(缩)率随季铵盐A浓度增大而降低,在较高浓度下,试件抗胀(缩)率又随季铵盐A浓度增大而略有增加;季铵盐B的抗胀(缩)率较未处理的试件有所增加,说明季铵盐B不仅可以增加木材的防腐性能,还可以增加木材的尺寸稳定性。在较低浓度下,试件的抗胀(缩)率随季铵盐B浓度的增加而增大,而在较高浓度下,试件抗胀(缩)率又随季铵盐B浓度增大而下降;季铵盐C在较低浓度下处理时试件抗胀(缩)率为负值,即尺寸稳定性低于未处理材,但随着季铵盐C浓度的增加,试件的抗胀(缩)率逐渐增大,较高浓度时季铵盐C处理的试件的抗胀(缩)率转为正值,此时试件尺寸稳定性比未处理材有所

季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA-19.6-18.7-8.2季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB26.135.837.5季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC20.222.928.1

　　阻湿率反应材料抵抗潮湿的能力。阻湿率越大,表示外界环境变化对材料的吸湿影响越小;阻湿率为负值时,则表示处理后材料对外界环境变化的稳定性不如未处理试件。

从表4中可以看出,季铵盐B和C的阻湿率较未处理的试件有所增加,而且季铵盐B和C的浓度越高,阻湿率增加越明显,这对使用环境中木制品的尺寸稳定是有利的;季铵盐A处理后,阻湿率出现了负值,这表示处理后尺寸稳定性有所下降,但随着防腐剂浓度的增大,这种不利影响有所减弱。

图3为处理后试件的阻湿率与增重率之间的关

　第4期　曲保雪等:三种季铵盐防腐剂对木材尺寸稳定性和材色的影响

系。该图显示,3种季铵盐处理试件的阻湿率都随着增重率的增加而增大,但曲线变化比较平缓,说明增重率对阻湿率的影响并不十分显著,不同种类的季铵盐对试件阻湿率影响更大。

表6　季铵盐不同种类和浓度处理试件的红绿色品差

Δa3ofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofTable6　

quaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration盐浓度Π%Concentration

0.10.51.0

季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA55.370.671.4季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB50.554.160.9季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC52.652.759.8

表7　季铵盐不同种类和浓度处理试件的的黄蓝色品差

Δb3ofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofTable7　

quaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration

图3　三种季铵盐处理试件的阻湿率

与增重率的关系

Fig.3　RelationshipbetweenMEEandWPGofsamplestreatedbythreekindsofquaternaryammoniumsalts

盐浓度%Concentration

0.10.51.0

2.3　对表面材色的影响

2.3.1　试件明度指数(L)变化　从表5中可以看

季铵盐A

QuaternaryammoniumsaltA-46.1-51.5-64.3季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB-41.4-44.5-48.8季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC-36.8-42.3-46.1

出,经过不同浓度的三种季铵盐处理之后,试件的明度差均为较大的负值,说明试件的明度指数有大幅度的下降,试验中也可观察到试件表面颜色明显变暗;防腐剂种类不同,明度差也不相同,季铵盐C对试件的明度影响最大,其次是季铵盐B,季铵盐A影响最小;明度差还随防腐剂浓度的增加而增大,但变化幅度不大。

表5　季铵盐不同种类和浓度处理试件的明度差

ΔL3ofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofTable5　

quaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration盐浓度Π%Concentration

0.10.51.03

2.3.3　试件的色差(ΔE)变化　从表8中可以看

出,总体色差(ΔE)的变化较大,表明处理前后材

色变化较明显,和肉眼的观察结果一致。总体色差(ΔE3)的变化与明度差绝对值的变化类似,但其数值大于对应明度差的绝对值。经过防腐剂处理之

后,试件的色差(ΔE)随防腐剂浓度的增加而增

大,但3种季铵盐防腐剂浓度的变化对色差(ΔE)的影响不显著。

表8　季铵盐不同种类和浓度处理试件的色差

ΔE3ofsamplesaftertreatedbydifferentkindsofTable8　

quaternaryammoniumsaltsofdifferentconcentration盐浓度Π%Concentration

0.10.51.0季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA-68.3-69.6-72.1季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB-73.9-74.3-75.2季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC-74.2-76.8-77.32.3.2　试件红绿色品和黄蓝色品的变化　从表6、7中可以看出,经过3种季铵盐处理,试件的色度指

数(红绿色品a和黄蓝色品b)变化趋势相同,且

季铵盐AQuaternaryammoniumsaltA108.2113.4115.3季铵盐BQuaternaryammoniumsaltB100.5104.6104.9季铵盐CQuaternaryammoniumsaltC101.1104.3105.63　结论

1)3种防腐剂季铵盐A、季铵盐B和季铵盐C

变化都比较显著,说明3种季铵盐防腐剂处理对试

件的颜色影响比较大。随着3种季铵盐浓度的提

高,试件红绿色品差Δa逐渐变大,黄蓝色品差Δb3为负值,其绝对值也逐渐变大。试验结果说明

试件处理后变色和褪色十分明显。a值升高,b降低,表明引起了色调角减小,即材色趋向于变蓝变暗。3种防腐剂中,季铵盐A对色度指数影响最大,季铵盐B和季铵盐C之间的差别不明显。

处理试样后,试样增重率均随着防腐剂浓度的增大而增加,并且几乎呈线形关系,趋势明显。

2)季铵盐A、季铵盐B和季铵盐C处理后的木材体积变化不大,增容率最大的为1.9%,即对试件的体积影响不大,可以接受。试验表明,季铵盐B对试件的体积的影响较季铵盐A和季铵盐C小。

(下转第54页)

河北农业大学学报

[J].Mycorrhiza,1996(6):151-157.

第30卷

先锋植物———羊柴[J].内蒙古科技与经济,2002

(12):188-189.

[6]　武烽东,贾瑞燕,肖玉保,等.陕北生态修复现状与对

[12]　HEXue2li,MOURATORYS,STEINBERGERY.

Spatialdistributionandcolonizationofarbuscularmycor2rhizalfungiunderthecanopiesofdeserthalophytes[J].AridLandResearch&Management,2002,16(2):149-160.

[13]　BRADYNC,WEILRR.Organismsandecologyof

thesoil[J].Thenatureandpropertiesofsoil,1996,11:328-360.

[14]　BIERMANNB,LINDERMANRG.Useofvesicular

arbuscularmycorrhizalroots,intraradicalvesiclesandextraradicalvesiclesasinoculum[J].NewPhytologist,1983,95:97-105.

[15]　DHILLIONSS,ZAKJC.Microbialdynamicsinarid

ecosystems:desertificationandthepotentialroleofmy2corrhizas[J].RevistaChilenadeHistoriaNatural,1993,66:253-270.[16]　黄元仿,周志宇,苑小勇,等.干旱荒漠区土壤有机质空策[J].中国水土保持科学,2004,2(4):100-101.

[7]　PHILLIPSJM,HAYMANDS.Improvedprocedures

forclearingrootsandstainingparasiticandvesicular2ar2buscularmycorrhizalfungiforrapidassessmentofinfec2tion[J].TransactionsoftheBritishMycologicalSoci2ety,1970,55:158-161.

[8]　IANSONDC,ALLENMF.Theeffectsofsoiltexture

onextractionofvesiculararbuscularmycorrhizalsporesfromaridsoils[J].Mycologia,1986,78:164-168.[9]　中国土壤学会农业化学专业委员会.土壤农业化学

常规分析方法[M].北京:科学出版社,1983.

[10]　LORGIOEA,JULIORG,PETERLM.Variation

insoilmicro2organismsandnutrientsunderneathandoutsidethecanopyofAdesmiabedwellii(Papilionace2ae)shrubsinaridcoastalChilefollowingdroughtandaboveaveragerainfall[J].JournalofAridEnviron2ments,1999,42:61-70.

[11]　SIGUENZAC,ESPEJELI,ALLENEB.SeasonalityofmycorrhizaeincoastalsanddunesofBajaCalifornia间变异特征[J].生态学报,2004,24(12):142-147.

(编辑:宗淑萍)

(上接第49页)

　　3)从抗胀(缩)率和阻湿率的试验结果来看,季铵盐B处理后试件的尺寸稳定性较季铵盐A和季铵盐C好。

4)经过防腐剂处理之后,试件的明度差(ΔL)绝对值变化较大,并随防腐剂浓度的增加而增大,即随着防腐剂浓度的增大,试件表面颜色变得越来越暗了;3种季铵盐防腐剂浓度的变化对明度差(ΔL3)的绝对值变化的影响不大。总体色差(ΔE3)的变化与明度差(ΔL3)绝对值的变化类似。参考文献:

[1]　李坚.木材科学[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,

1994:1-20.

[2]　桂珍,任世学,金钟玲.木材防腐剂的研究进展[J].

[5]　周慧明.木材防腐[M].北京:中国林业出版社,

1991:46-79.

[6]　欧阳明八.利用化学改性剂提高木材尺寸稳定、耐腐

和阻燃性能[J].林业科学,1997,33(6):555-562.

[7]　涂道伍,徐斌,邵卓平.KY-Fw木材阻燃剂对木材

吸湿性和尺寸稳定性的影响[J].安徽农业大学学报,

2006,33(4):473-476.

[8]　蒋明亮.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[J].林业科学,2001,37(4):

107-110.

[9]　任世学,方桂珍.三种铜一季按盐防腐剂的抗流失性

及对木材材色的影响[J].木材工业,2002,16(9):

27-29.

[10]　孙利军,高建民,王宏棣.木材变色的研究状况及发

展趋势[J].木材加工机械,2005(4):41-44.

[11]　王恺.木材工业实用大全(木材保护卷)[M].北京:

东北林业大学学报,2001,29(5):88-90.

[3]　张仲凤,彭万喜,朱同林,等.木质材料干缩湿胀性的

中国林业出版社,2002:71.

研究现状与发展[J].木材加工机械,2006(5):33-35.

[4]　D.R.PAGE.杨树木材的防腐处理[J].山东林业科

(编辑:祁振声)

技,1999(3):18-25.

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文

全部栏目

三种季铵盐防腐剂对木材尺寸稳定性和材色的影响