密实化及抗菌处理速生杉木的特性研究

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本论文以速生杉木为研究对象,通过正交试验,分析了热压温度、热压时间、压前含水率和压缩率四个因素对密实化杉木尺寸稳定性和力学性能的影响,同时研究了密实化杉木表面的耐磨性能;通过抗菌处理,使杉木具有抗菌性能,并且分析了心边材和树龄对杉木抗菌性能的影响,探讨了疏水性杉木的抗菌处理工艺;检测和分析了抗菌处理后杉木地板基材的游离甲醛和TVOC释放量,并以MTT法计算了抗菌杉木地板的细胞毒性等级,验证了其生物安全性能。本研究得到的结论归纳如下:(1)通过提高被压缩杉木的含水率和压缩率,能有效降低密实化杉木的回弹率;增加热压时间和压缩率,能有效降低密实化杉木的吸水厚度膨胀率,热压温度在120℃~160℃范围内的变化对密实化杉木的尺寸稳定性影响不明显;杉木压前含水率与压缩率对密实化杉木的抗弯强度影响显著,压前含水率与压缩率越大,杉木抗弯强度越大;密实化杉木的耐磨性能优于未经密实化杉木,密实化杉木表面添加1%的Al2O3时,其磨耗值达到国标所规定的实木地板耐磨优等品要求。(2)三聚氰胺树脂胶黏剂体系中,六偏磷酸钠的相容性和分散效果优于其他分散剂;通过优化试验得出较优抗菌处理工艺为:抽真空时间0.5h、浸渍时间2h、MF脂固体含量50%、相对真空度-0.095MPa。采用该工艺条件制得的抗菌杉木地板对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率都超过了99%,达到了强抗菌级别;扫描电镜的观察发现:载银磷酸锆抗菌剂以三聚氰胺(MF)胶黏剂为载体渗入杉木内部,可以与杉木内部组织产生较好的结合。(3)杉木边材部分抽真空浸渍抗菌树脂效果优于心材部分,心边材过渡区域的浸渍效果介于心材和边材之间;由于杉木心材部分内含物含有具有天然抗菌性能的精油,虽然杉木边材部分的浸渍渗透效果比较好,但杉木心边材抗菌性能差异不大;七年生杉木的抽真空浸渍效果除心材外均比四年生杉木差,七年生和四年生杉木心材部分抽真空浸渍效果相近,抗菌处理后四年生杉木抗菌性能优于七年生杉木。(4)三聚氰胺树脂可以通过浸渍处理对疏水性杉木产生一定的渗透;疏水性杉木在抽真空时间0.5h、MF脂固体含量50%、相对真空度-0.095MPa浸渍工艺条件下,浸渍时间为2h时,浸渍效果最好。100℃水浴条件下,疏水性杉木失重率高于未疏水杉木;抗菌处理过的疏水杉木对大肠杆菌抗菌率为98.88%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率为97.25%,具有抗菌作用,抗菌级别Ⅱ级。通过SEM分析,在疏水性杉木和未疏水杉木内部均观察到载银磷酸锆抗菌剂,疏水性杉木内部抗菌剂多为单粒或几粒分布,疏散地分布于轴向管胞内壁;在未经疏水处理的杉木中,抗菌剂多呈团聚状堆积分布,在轴向管胞密集排列。(5)抗菌杉木实木地板的游离甲醛释放量为0.106mg/m~3,大于环境标准规定值0.08mg/m~3,需添加甲醛捕捉剂;TVOC的释放量为0.359mg/m~3h,小于环境保护标准HJ571-2010《环境标志产品技术要求人造板及其制品》中规定的限量值0.50mg/m~3h,环境安全性能良好; MTT法分析得出抗菌杉木实木地板试件浸提液的细胞相对增殖率为87.71%,细胞毒性等级为1级,有轻微细胞毒性,对人体基本无影响,具备良好的生物安全性能。
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