【摘 要】
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中国传统木质建筑承载着中华民族几千年的智慧和文化底蕴,保护木质文物和延长新建木质建筑寿命是当前重要的研究内容。随着天然林木资源的枯竭以及国家天然林木保护措施的实施,人工林木资源已经成为木材的主要来源。但人工林木存在干缩湿涨、容易腐烂和变色等缺点,为了解决这些问题,对人工林木进行防腐处理的技术手段就成为了当前研究的重要课题。而传统铜基防腐剂(以ACQ为例)虽然对真菌、白蚁等有一定的抑制作用,但其存在
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中国传统木质建筑承载着中华民族几千年的智慧和文化底蕴,保护木质文物和延长新建木质建筑寿命是当前重要的研究内容。随着天然林木资源的枯竭以及国家天然林木保护措施的实施,人工林木资源已经成为木材的主要来源。但人工林木存在干缩湿涨、容易腐烂和变色等缺点,为了解决这些问题,对人工林木进行防腐处理的技术手段就成为了当前研究的重要课题。而传统铜基防腐剂(以ACQ为例)虽然对真菌、白蚁等有一定的抑制作用,但其存在渗透深度浅、抗流失性能差且对耐铜性真菌的防治效果不明显等缺陷。本文选用常见人工林材樟子松,通过研究其水热预处理最佳方式,再通过设计正交试验,纳米氧化锌(Zn O-NPs)、铜基防腐剂(ACQ)和槲皮素三种不同类型的防腐剂进行复合,在控制浓度、温度与时间的条件下,研究了三种防腐剂的复合比例与制备方式对樟子松材的载药量、耐浸出性、尺寸稳定性、力学性能、渗透深度以及外观颜色的综合影响,分析了水热预处理对其性能影响的变化规律,以及防腐剂和防腐木材制备条件对其性能影响的规律,并通过傅里叶红外光谱、X射线衍射、离子体发射光谱仪、液相色谱仪以及扫描电镜-能谱测试分析其作用机理;同时根据6个月的天然野外试验以及微生物群落多样性组成谱分析确定木材防腐性能以及木材表面腐菌组成,研究最佳防腐剂以及最佳防腐木材制备方式。通过上述研究和分析,发现的主要规律包括:(1)水热预处理能有效缩短樟子松生材的干燥时间,提高其渗透性和尺寸稳定性,有利于后期提高防腐剂的渗透深度,进而延长防腐木材的寿命;对力学性能、外观颜色会产生负面影响;综合考虑四种影响因素,确定合理预处理工艺参数为温度75℃,处理时间6h并以10℃·h-1的升温速率升温至70℃保持6h干燥;(2)ACQ确实存在耐浸出性较差、外观颜色变化较大、力学性能损失严重等缺陷,而Zn O-NPs防腐剂和槲皮素防腐剂的载药量、尺寸稳定性、渗透深度、外观颜色变化较小,槲皮素防腐剂甚至提升木材力学性能。(3)Zn O-NPs-ACQ复合防腐剂相比于传统防腐剂ACQ,不仅能弥补其耐浸出性较差、外观颜色变化大,力学性能损失严重的缺陷,而且可以提升载药量、尺寸稳定性,更能满足实际生产需要。综合七种性能,最佳樟子松防腐木材的制备方式为Zn O-NPs浓度0.3%+ACQ防腐剂浓度0.3%、处理温度40℃、处理时间24h,其性能满足既定目标。(4)复合组分防腐木材防腐性能优于单一组分防腐木材优于未处理的樟子松材,且Zn O-NPs可与ACQ协同作用,前者可渗透入木材内部,而后者可结合木纹孔以及与前者结合提高防腐剂的固结率,同时提高其渗透深度以及防腐性能,且分析复合组分防腐木材腐蚀处的微生物群落从种类到丰度都低于对照组,表明对腐菌有抑制作用。
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