摘要：論文以自我研制的新型木材防腐劑為防腐藥劑，選擇已經發生初期輕微藍變的試件和沒有腐朽的試件對照試驗，通過施加防腐劑、接種白腐菌、軟腐菌和褐腐菌實驗，按照不同時間檢測試件的順紋抗壓強度和失重，分析新型木材納米防腐劑的抑菌性能及對不同菌種的抑菌效果。結果表明：該新型木材防腐劑具有一定的防腐作用，從順紋抗壓強度和失重結果比較看出，防腐劑對褐腐菌具有較好的抑菌性能，在試驗近90天的時間內基本保持順紋抗壓強度不變，并且試件失重很少，可見銅對褐腐菌作用效果顯著;對白腐菌和軟腐菌效果不明顯，需要進行防腐劑的復配進一步試驗;對已發生初期輕微藍變的試件，施加防腐劑基本沒有作用。
關鍵詞：木材納米防腐劑 順紋抗壓強度 失重 抑菌性
木材，這種天然生長的生物有機高分子材料與人類的關系最為密切，長久以來被廣泛應用于家具、裝飾、建筑、交通等人類生產和生活的各個領域。然而，木材在具有眾多優點的同時卻容易遭受菌蟲的侵害而發生腐朽霉變，嚴重影響了木材的使用。并且我國的木材資源短缺，如何合理高效地利用現有的木材資源更好地為人類服務，如何延長木材的使用壽命、節能減排，是擺在我們面前的首要任務。長久以來，科研工作者致力于木材防腐劑的研究開發，通過對木材施加防腐劑來提高其使用周期。隨著人們環保意識的加強和地球環境壓力的加大，一些對環境和人畜有不良影響的防腐劑漸漸走出人們視線，取而代之的是要研制出新型的環境友好型木材防腐劑[2]。
該研究使用的是一種自我研制的新型木材納米防腐劑，具有原料尺度小、容易滲入木材孔隙、抗流失性好、環境友好等性能。本試驗是將該防腐劑用于木材防腐，檢驗其對木腐菌、褐腐菌和軟腐菌的殺菌能力，為獲得高效、環保的新型木材防腐劑提供前期試驗數據，為木結構建筑和木質文物的防腐修復奠定前期研究基礎[1]。
1材料與方法
1.1 試驗材料
木材納米防腐劑：主要成分為氧化銅，采用超聲復配方式制備成納米級木材防腐劑;
試菌：白腐菌，褐腐菌，軟腐菌
試材：選取工廠院內存放的樺木，分為兩部分。一部分已發生初期霉變的木材，另外一部分為沒有缺陷的木材，鋸制成20*20*30的試件。
本試驗共分八組試件：發生初期輕微藍變的木材試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標記為A1、A2等，加防腐劑試件標記為B1、B2等);褐腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標記為HK1、HK2等，加防腐劑試件標記為H1、H2等);白腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標記為BK1、BK2等，加防腐劑試件標記為B1、B2等);軟腐菌對比試件2組，共24根(其中不加防腐劑試件標記為RK1、RK2等，加防腐劑試件標記為R1、R2等)。按照要求處理試件后放入培養箱中培養，記錄放入的時間，每隔一定時間分別取出每組試件3根，干燥稱重，測量其順紋抗壓強度并記錄數據。
1.2 試驗設備
電熱恒溫恒濕培養箱：溫度30℃士2℃，相對濕度75%-85%
鼓風干燥烘箱：溫度105℃士2℃
蒸汽滅菌器:壓力0.25MPa,溫度138℃
分析天平：感量，0.01 g
真空泵：真空度，0.1 MPa
培養皿：玻璃，直徑9 cm
培養瓶：500 mL，廣口玻璃錐形瓶
無菌接種室及超凈工作臺等[4]
1.3 試驗步驟和方法
將發生初期藍變的試件按照要求，1組施加防腐劑，另外1組不加防腐劑，置于培養瓶放入培養箱中;選取另外6組試件中的3組，放在加壓罐內，先抽真空，在80Kp的壓力下保持30min，然后加壓至1Mp，保持30min，直至木材防腐劑充分地浸入木材試件后取出，將木材表面的防腐劑擦干、稱重并放入烘箱干燥;按照要求將培養的白腐、褐腐和軟腐細菌接種到以上6組木材試件上，將接種后的木材試件放置于配置好的河沙培養基，置于培養瓶中，放置在恒溫恒濕培養箱中，調整培養箱的溫度30℃，濕度80%。圖1為培養的試菌和放入培養箱中的試件。
將從培養箱中取出的試件，按照GB1935—91《木材順紋抗壓強度試驗方法》測量試件的順紋抗壓強度，按照LY/T1283-1998《木材防腐劑對腐朽菌毒性試驗方法》檢測試件失重。
2結果與分析
2.1 白腐菌試驗結果分析
圖2左圖為不同時間內檢測的白腐菌腐朽材順紋抗壓強度，隨著時間的延長白腐試件強度整體上有下降趨勢，但加防腐劑試件普遍比未加防腐劑試件強度高，說明加入防腐劑可以阻止腐朽材力學強度的快速降低。因為引起白腐的真菌能使木材中木質素的含量顯著減少，而作為骨架物質的纖維素和半纖維素的含量變化較小，碳的含量略微減少或很少變化，所以其強度變化較小。圖2右圖表示的是白腐菌腐朽材前后質量差對比圖，隨著時間的增加，加防腐劑試件質量逐漸減小，但是未加防腐劑試件質量不降反增。分析其原因可能是：在對腐朽試件進行真空加壓注入防腐劑的過程中，木材中可能有部分抽提物流出，增加了試件的滲透性，而未加防腐劑試件沒有抽真空和加壓過程，試件內抽提物沒有減少，滲透性沒有改變，由此說明抽真空和加壓對于施加的藥劑更好地深入木材內部具有比較顯著的效果[3];另外，將試件從培養皿中取出時沒有清理干凈試件表面的殘留雜質，致使試驗誤差導致質量不降反增也是原因之一。由此說明該木材防腐劑對白腐菌有一些抑菌性，但是效果不顯著。
2.2 軟腐菌試驗結果分析
圖3左圖為軟腐菌腐朽材順紋抗壓強度，由圖可以看到：加防腐劑試件順紋抗壓強度除第1次測定的數據外，普遍比未加防腐劑試件強度高或者持平，并且隨著時間的延長(第4次檢測)，沒有施加防腐劑的試件強度下降顯著，施加防腐劑試件的強度與初期相比基本沒有變化。圖3右圖是測量的軟腐菌腐朽材前后質量差對比圖，由圖可見，加防腐劑的試件由第2次檢測開始質量開始下降，而且還有隨著時間延長質量下降增加的趨勢，而未加防腐劑的試件隨著時間的增加其質量反而增加。分析其原因還是在加防腐劑時提高了木材的滲透性所致。由此說明該木材防腐劑對軟腐菌有一定的抑菌作用，可以保持其順紋抗壓強度，但是對失重效果不顯著。
2.3 褐腐菌試驗結果分析
圖4左圖為測量的順紋抗壓強度，可以看到，隨著時間的增加，加防腐劑試件強度并未發生明顯降低，基本保持了試件的初期強度。而未加防腐劑試件強度迅速降低，降幅明顯，第4次檢測的強度與初期強度相比大約下降了70%。右圖是試件的失重值，可以看出：隨著時間的延長，加防腐劑試件質量降幅較小，而未加防腐劑試件質量降幅逐漸增大，特別是最后兩次測量，可以明顯看出其質量遞減的趨勢。原因是受褐腐菌侵蝕的木材，細胞壁中纖維素和半纖維素的含量大幅度減少，而木質素的絕對量幾乎沒有變化，碳的含量略微增加，木材在腐朽初期的密度一般不降低，而在某些情況下，由于木材內聚集有色素，密度甚至會提高。隨著腐朽的繼續發展，腐朽材的密度減小，在腐朽后期密度較正常材明顯降低[5]。腐朽材的吸水性和滲透性，在腐朽初期與健全材沒有明顯區別，在腐朽后期吸水性增加、滲透性顯著提高[6]。結合順紋抗拉強度可以說明，該木材防腐劑對褐腐菌具有很好的抑菌效果。
2.4 自然藍變試驗結果分析
圖5選取的是自然發生藍變霉菌侵蝕的試件，由于試件上面的藍變不多，并且放置在室內一段時間，因此大多數霉菌已經死掉。因此我們看到，加防腐劑試件強度與未加防腐劑試件強度基本沒有差別，兩個對照組試件質量差別也不明顯，并且隨著時間的增加，兩種對照組試件強度和質量均未有明顯下降。說明該試件上面并沒有足夠的藍變菌，施加防腐劑對其基本沒有影響，同時表明該防腐劑對木材藍變沒有什么作用。
3結論
通過接種白腐、軟腐、褐腐菌以及選取有初期輕微藍變的試件，對其施加研制的新型木材防腐劑，在
不同時間進行順紋抗壓強度和失重的檢測，驗證該防腐劑對不同菌種的作用效果，得到如下結論：
(1)研制的新型木材納米防腐劑具有一定的防腐作用，但是防腐效果不顯著，因此需要研究復配技術，繼續深入進行試驗;
(2)加入防腐劑后，褐腐菌試件的順紋抗壓強度基本保持沒有下降，但是對另外白腐和軟腐試件的順紋抗壓強度影響效果不明顯，說明銅防腐劑對褐腐具有良好的抑菌性;
(3)加入防腐劑后，褐腐菌試件質量保持沒有失重，另外兩種試件均有失重現象產生，該防腐劑對褐腐菌的抑菌性強于另外2種細菌，單純使用銅做防腐劑對白腐、軟腐的防腐效果不顯著;
(4)對已經發生初期輕微藍變的試件，是否添加防腐劑基本沒有影響。
本論文為東北林業大學本科創新項目和國家林業局948引進項目(2009-4-49)部分研究內容。
參考文獻：
[1] 趙喜華，許民.納米氧化銅粉體制備的研究，中國林業學術大會,2009,426-430.
[2] 蔣明亮,費本華.木材防腐的現狀及研究開發方向[J].《世界林業研究》,2002,15(3):44-48.
[3] 李堅.木材科學[M].哈爾濱:東北林業大學出版社,1994
[4] 中國木材標準化技術委員會.《木材防腐劑對腐朽菌毒性試驗方法》[M].北京：中國標準出版社,2002.
