CN104814029A - 水载型复合有机木材防腐剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
水载型复合有机木材防腐剂及其制备方法和应用，该木材防腐剂各组分的质量百分含量为：有机杀虫剂、杀菌剂5~15%、有机溶剂25~40%、表面活性剂15~20%、其余为水；所述有机杀菌剂和杀虫剂为三唑类化合物、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯（3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate，简称IPBC）、有机杀虫剂为吡虫啉和菊酯类的物质中的至少一种；所述有机溶剂为环己酮、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲苯中的至少一种。本发明的木材防腐剂防腐防霉效果好、使用量低，抗流失性能好，且环境友好，可广泛用于户内家具、室内装修材料和户外园林、建筑等。
Description
技术领域
本发明属于木材防腐剂领域，涉及一类水载型复合有机木材防腐剂及其制备方法，及其在木材防腐中的应用。
背景技术
水载型防腐剂是目前世界上使用最广泛的木材防腐剂，常用的有铬化砷酸铜(CCA)、季铵铜(ACQ)、铜唑(CA)等，但其中含有铬、砷和铜等元素，在防腐木材生产和使用过程中会造成一定的环境污染，其防腐木产品不适用于与人和动物接触，很多国家已经限制了它们的使用。因此，不含金属的水载型有机木材防腐剂成为新型木材防腐剂的开发重点，相比于CCA、ACQ等，水载型有机木材防腐剂具有环境友好、易于回收的优点。但是目前的有机木材防腐剂多为单一有机组分，且多为油载型的防腐剂，这不仅存在抗木腐菌、虫范围较窄和不能防霉、抗流失能力差的缺点，有些防腐剂对生态环境造成影响(对蜜蜂、鱼类有毒性)、同时制备成本较高。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种水载型复合有机木材防腐剂及其制备方法和应用。1.为了解决现有水载型木材防腐剂由于含金属造成环境污染，以及有机溶剂型木材防腐剂大量使用挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOC)造成的生产成本高、环境污染的问题；2.为了降低对蜜蜂和鱼类等的毒性，对环境更友好；3.采用改性后的三唑类化合物作为杀菌剂，从而提高了抗流失性能，使有机木材防腐剂使用范围更加广泛，使用效果更好，使用时间更加长久。
技术方案：水载型复合有机木材防腐剂，该木材防腐剂各组分的质量百分含量为：有机杀菌剂和杀虫剂5～15％、有机溶剂25～40％、表面活性剂15～20％、其余为水；所述有机杀菌剂和杀虫剂为三唑类化合物、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯(3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate，简称IPBC)、吡虫啉、菊酯类化学物质中的至少一种；所述有机溶剂为环己酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲苯中的至少一种。
所述的三唑类化合物为戊唑醇、丙环唑、己唑醇衍生物、粉唑醇衍生物、烯唑醇衍生物中的一种或两种的组合物。
所述的己唑醇衍生物为衍生物1：(2-(2,4-二氟苯基)-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-4-甲基-戊-2-醇)或衍生物2：(2-(2,4-二氯苯基)-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-4-甲基-戊-2-醇)；粉唑醇衍生物为a-(2,4-二氯苯基)-a-(4-氯苯基)-1-氢-1,2,4-三唑-乙醇；烯唑醇衍生物为(E)-(RS)-1-(4-甲基苯基)-4,4-二甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基)戊-1烯-3-醇。
所述菊酯类化学物质为氯菊酯、氯氰菊脂、溴氰菊酯、胺菊脂中的至少一种。
所述的两种三唑类化合物组合的质量比为1:0.9～1:1.1。
所述的三唑类化合物:吡虫啉或菊酯类化学物质的质量比为11.9:1～19.83:1。
所述的碘代丙炔基氨基甲酸丁酯占有机化合物总质量的0～38.08％。
所述的表面活性剂为烷基芳基聚氧丙烯聚氧乙烯醚、三苯乙基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钙盐中的至少一种。
一种制备所述水载型复合有机木材防腐剂的方法，首先根据原料配比准备原料，将所需量的有机化合物溶于所选有机溶剂中，搅拌使其完全溶解，向其中加入所选表面活性剂，待上述物料混合均匀后，在搅拌下加入蒸馏水，随后继续维持搅拌，待物料呈均相透明液体，即得水载型有机木材防腐剂。
上述水载型复合有机木材防腐剂在处理蜂、蚕和鱼类养殖木材中的应用。
有益效果：
1.本发明配方中的三唑类化合物具有杀菌广谱、对人畜低毒和环境友好的特点，将其中两者进行复配，更具有协同增效作用，可减少用量，抗流失性能好，并且两者在质量比为1:0.9～1:1.1之间时，增效最显著。
2.本发明配方中的IPBC是优良的防霉剂，低毒、高效，且具有良好的生物相容性，使用后可自然降解，不污染环境。
3.本发明配方中加入杀虫剂吡虫啉、氯菊酯、氯氰菊脂、溴氰菊酯和胺菊脂，在杀菌广谱的同时，对虫类对木材的侵害也有抑制作用。
4.本发明中添加了烷基芳基聚氧丙烯聚氧乙烯醚、三苯乙基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钙盐等表面活性剂，可减少防腐剂的界面张力，增加防腐剂在木材中的渗透性，同时使其以水基化制剂的形式存在，稳定性好，且能与水以任意比互溶，使用时可直接以水稀释，相比于有机溶剂型有机木材防腐剂，避免了VOC的大量使用，减少了生产成本，降低了防腐剂的毒性和对环境的污染程度。
本发明水载型复合有机木材防腐剂各组分协同增效，具有良好的防腐、防霉、防变色和防虫的效果，且药效高、使用量低，同时经济环保、生产工艺简单，抗流失性能好，可广泛用于户内家具，室内装修材料等，在非流失条件下也可以用于户外园林、建筑等。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，本发明并不局限于以下所列举具体实施方式。
实施例1
本实施例的水载型复合有机木材防腐剂，包括如下质量百分含量的组分：丙环唑7.18％、戊唑醇7.22％、吡虫啉0.72％、环己酮15％、二甲基甲酰胺8％、二甲苯6％、三苯乙基酚聚氧乙烯醚11.2％和十二烷基苯磺酸钙3.8％，其余为水。
实施例1的制备方法：将37g 97％丙环唑、38g 95％戊唑醇及3.7g 97％吡虫啉溶于75g环己酮、40g二甲基甲酰胺及30g二甲苯中，搅拌待完全溶解，加入56g三苯乙基酚聚氧乙烯醚及19g十二烷基苯磺酸钙，混合均匀，在搅拌下加入201g水，继续搅拌至物料呈均相透明液体，即得15.12％(以丙环唑、戊唑醇、吡虫啉之和计)有机木材防腐剂(简称PTI)。
实施例2
本实施例的水载型复合有机木材防腐剂，包括如下质量百分含量的组分：己唑醇衍生物14.75％、粉唑醇衍生物4.86％、吡虫啉0.48％、环己酮25％、二甲基甲酰胺10％、二甲苯5％、三苯乙基酚聚氧乙烯醚16％和十二烷基苯磺酸钙4％，其余为水。
实施例2的制备方法：将25g 95％己唑醇衍生物1、27g 90％粉唑醇衍生物及2.4g 97％吡虫啉溶于125g环己酮、50g二甲基甲酰胺及25g二甲苯中，搅拌待完全溶解，加入80g三苯乙基酚聚氧乙烯醚及20g十二烷基苯磺酸钙，混合均匀，在搅拌下加入156g水，继续搅拌至物料呈均相透明液体，即得10.09％(以己唑醇衍生物1、粉唑醇衍生物、吡虫啉之和计)有机木材防腐剂(简称HFI-1)。
实施例3
本实施例的水载型复合有机木材防腐剂，包括如下质量百分含量的组分：己唑醇衍生物22.52％、烯唑醇衍生物2.52％、氯菊酯0.24％、环己酮15％、二甲基甲酰胺10％、二甲苯5％、壬基酚聚氧乙烯醚7.5％、蓖麻油聚氧乙烯醚7.5％及十二烷基苯磺酸钙5％，其余为水。
实施例3的制备方法：将14g 90％己唑醇衍生物2、14g 90％烯唑醇衍生物及1.2g 97％氯酯菊溶于75g环己酮、50g二甲基甲酰胺及25g二甲苯中，搅拌待完全溶解，加入37.5g壬基酚聚氧乙烯醚、37.5g蓖麻油聚氧乙烯醚及25g十二烷基苯磺酸钙，混合均匀，在搅拌下加入221g水，继续搅拌至物料呈均相透明液体，即得6.24％(以己唑醇衍生物2、烯唑醇衍生物、氯酯菊之和计)有机木材防腐剂(简称HDP-2)。
实施例4
本实施例的水载型复合有机木材防腐剂，包括如下质量百分含量的组分：己唑醇衍生物25.76％、IPBC 3.8％、胺菊酯0.48％、环己酮15％、二甲基甲酰胺10％、烷基芳基聚氧丙烯聚氧乙烯醚8％、蓖麻油聚氧乙烯醚8％及十二烷基苯磺酸钙4％，其余为水。
实施例4的制备方法：将32g 90％己唑醇衍生物2、20g 95％IPBC及2.4g 97％胺菊酯溶于75g环己酮及50g二甲基甲酰胺中，搅拌待完全溶解，加入40g烷基芳基聚氧丙烯聚氧乙烯醚、40g蓖麻油聚氧乙烯醚及20g十二烷基苯磺酸钙，混合均匀，在搅拌下加入221g水，继续搅拌至物料呈均相透明液体，即得10.04％(以己唑醇衍生物2、IPBC、胺菊酯之和计)有机木材防腐剂(简称HIT-2)。
本发明的性能试验说明：
1.实施例1～4中木材防腐剂的实验室防霉性能
以黑曲霉(Trichoderma viride)和绿色木霉(Aspergillus niger)为试验菌种，参照国家标准GB/T18261-2000《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》，对实施例1～4中的木材防腐剂进行室内防霉性能测试，空白对照为未用防腐剂处理的试材，其防霉试验结果见表1所示。
表1防腐剂的室内防霉性能测试结果
从表1的结果可见，随着试材吸药量的增大，受霉菌侵害的程度降低，防腐剂的防治效果越显著。从防治效力来看，在相同药剂质量分数时，防腐剂HFI-1、HDP-2、HIT-2对黑曲霉和绿色木霉的防治效力均优于PTI，其中当药剂质量分数为0.5％时，PTI对黑曲霉的防治效力为50％，而HFI-1、HDP-2、HIT-2对黑曲霉的防治效力分别为87.5％、75％、81.25％；当药剂质量分数为1.0％时，PTI对绿色木霉的防治效力为81.25％，而HFI-1、HDP-2、HIT-2对绿色木霉的防治效力分别为100％、87.5％、100％；且PTI、HFI-1、HIT-2对绿色木霉的防治效果要优于相同质量分数下对黑曲霉的效果，HDP-2对两种试菌的防治效果相当，在较低吸药量时，HDP-2对绿色木霉的防治效果较好，随着吸药量的增大，对黑曲霉防治效果增强较明显；从整体看，HFI-1和HIT-2对霉菌的防治效果较优，HFI-1对两种霉菌的毒性极限浓度均为1.0％，HIT-2对黑曲霉和绿色木霉的毒性极限浓度分别为1.5％和0.5％，而PTI对霉菌的毒性极限浓度均大于1.5％。
2.实施例1～4中木材防腐剂的实验室防腐性能
以白腐菌彩绒革盖菌(Coriolus versicolor，简称CV)、褐腐菌密粘褶菌(Gloeophyllumtrabeum，简称GT)为试验菌种，参照林业行业标准LY/T 1283-1998《木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法》和国家标准GB/T13942.1-2009《木材天然耐腐性实验室试验方法》，对实施例1～4中的木材防腐剂进行室内防腐性能测试，空白对照为未用防腐剂处理的试材，其防腐试验结果见表2所示。
表2防腐剂的室内防腐性能测试结果
从表2可以看出，在载药量210～450g/m3之间，随着载药量的增加，经不同药剂处理的试材，质量损失率均逐渐降低。对于本发明的木材防腐剂，在载药量为210～450g/m3之间时，经防腐剂处理的试材对两种试菌的质量损失率均小于10％，即耐腐等级均达到I级；在相同载药量时，HFI-1、HDP-2、HIT-2处理材对白腐菌的质量损失率均小于PTI，且HDP-2性能最佳，HIT-2次之，对褐腐菌的耐腐力均不及PTI；PTI与HIT-2对褐腐菌的抑制活性优于白腐菌，而HFI-1和HDP-2则相反；从对环境的影响看，除HDP-2对鱼类及蜂、蚕类的毒性相对较高外，其余三种对环境的影响均较小；总体看，HIT-2对木材腐朽菌的抑制性能最佳，且对环境最友好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于：该木材防腐剂各组分的质量百分含量为：有机杀菌剂和杀虫剂5~15%、有机溶剂25~40%、表面活性剂15~20%、其余为水；所述有机杀菌剂和杀虫剂为三唑类化合物、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯、吡虫啉、菊酯类化学物质中的至少一种；所述有机溶剂为环己酮、二甲基甲酰胺、二甲苯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的三唑类化合物为戊唑醇、丙环唑、己唑醇衍生物、粉唑醇衍生物、烯唑醇衍生物中的一种或两种的组合物。
3.根据权利要求2所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的己唑醇衍生物为衍生物1：（2-(2,4-二氟苯基)-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-4-甲基-戊-2-醇）或衍生物2：（2-(2,4-二氯苯基)-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-4-甲基-戊-2-醇）；粉唑醇衍生物为a-（2,4-二氯苯基）-a-（4-氯苯基）-1-氢-1,2,4-三唑-乙醇；烯唑醇衍生物为(E)-(RS)-1-(4-甲基苯基)-4,4-二甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基)戊-1烯-3-醇。
4.根据权利要求1所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述菊酯类化学物质为氯菊酯、氯氰菊脂、溴氰菊酯、胺菊脂中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的两种三唑类化合物组合的质量比为1:0.9~1:1.1。
6.根据权利要求1所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的三唑类化合物:吡虫啉或菊酯类化学物质的质量比为11.9:1~19.83:1。
7.根据权利要求1所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的碘代丙炔基氨基甲酸丁酯占有机化合物总质量的0~38.08%。
8.根据权利要求1所述的水载型复合有机木材防腐剂，其特征在于，所述的表面活性剂为烷基芳基聚氧丙烯聚氧乙烯醚、三苯乙基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钙盐中的至少一种。
9.一种制备权利要求1~8任一所述水载型复合有机木材防腐剂的方法，其特征在于，首先根据原料配比准备原料，将所需量的有机化合物溶于所选有机溶剂中，搅拌使其完全溶解，向其中加入所选表面活性剂，待上述物料混合均匀后，在搅拌下加入蒸馏水，随后继续维持搅拌，待物料呈均相透明液体，即得水载型有机木材防腐剂。
10.权利要求1~8任一所述水载型复合有机木材防腐剂在处理蜂、蚕和鱼类养殖木材中的应用。
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