復(fù)配防霉劑對中密度纖維板抗霉效力的研究

劉 媛，朱 蕓，陳健波，宋賢沖

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530002；2.國營長虹機(jī)械廠，廣西桂林 541003）

中密度纖維板（MDF）是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑制成的密度在0.45～0.88 g/cm3的纖維板[1]。目前，我國中纖板產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高，已經(jīng)從傳統(tǒng)的家具用材向裝修業(yè)、汽車工業(yè)、包裝業(yè)等領(lǐng)域發(fā)展，我國MDF的生產(chǎn)總量及出口數(shù)量均居世界領(lǐng)先地位[2]。但是普通MDF在制板過程中，原料中的半纖維素、纖維素容易分解成低聚合度的糖類，有利于霉菌的滋生和繁殖，導(dǎo)致霉變[3]。我國南方地區(qū)高溫高濕的氣候環(huán)境容易造成MDF被微生物侵蝕，發(fā)生霉變，引起材料敗壞[4]，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。因此研制生產(chǎn)環(huán)保防霉纖維板是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)材料高效利用的重要措施之一。

目前，生產(chǎn)上對人造板產(chǎn)品的防霉處理，主要使用防霉抗菌劑進(jìn)行化學(xué)防護(hù)處理[5]。目前應(yīng)用最廣泛的是水載型防腐劑，水載型防腐劑處理的木材約占總處理木材量的80%以上[6]。水載型防腐劑的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，原料充足。市場上主要的水載型防腐劑有硼類防腐劑、水載鉻化砷酸銅（CCA）、氨溶季銨銅（ACQ）等[7]。雖然CCA處理材的抗流失性能和耐久性能較好，但是處理材含有鉻和砷等金屬物質(zhì)，對人體健康和環(huán)境存在潛在的威脅，很多國家限制或禁用[8-10]。隨著人們環(huán)境意識的增強(qiáng)，對環(huán)境安全要求越來越高，木材保護(hù)技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)，尋求低毒高效的新型防腐劑是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。王國超等[3]采用6種防霉劑對MDF進(jìn)行防霉處理，研究了MDF的防霉效力，這些藥劑對霉菌有較強(qiáng)的毒殺作用，在木材防霉時(shí)效果顯著。林峻峰[11]在防霉劑選擇、優(yōu)化熱壓工藝參數(shù)、防霉效果測試等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討了壓制防霉中纖板的優(yōu)化熱壓工藝。方群等[12]用竹醋液處理中密度纖維板，研究其抑菌性及對MDF防霉和貼面性能影響。

本研究針對中密度纖維板霉變的問題開展研究，選取了6種殺菌劑，通過抑菌圈法篩選出能夠有效抑制霉菌和變色菌生長的5種復(fù)配防霉劑[13]，這些防霉劑不含金屬元素，殺菌劑用量低，抑菌作用明顯，克服了采用木材保護(hù)劑CCA具有潛在的砷、銅等重金屬離子污染的缺點(diǎn)。本試驗(yàn)采用木塊試驗(yàn)法進(jìn)行MDF室內(nèi)防藍(lán)變試驗(yàn)，對纖維板的防霉效力進(jìn)行了檢測，為研制生產(chǎn)環(huán)保防霉纖維板提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試材：中密度纖維板由廣西華峰林業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，制成試樣50 mm×20 mm×5 mm（長×寬×厚），供實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)使用。

試菌：選擇4種試菌。霉菌3種：哈茨木霉（Trichoderma harzianum）、四孢脈孢霉（Neurospora tetrasperma）、深綠木霉（Trichoderma atroviride）；藍(lán)變菌1種：松球殼孢（Sphaeropsis sapinea），均采用PDA培養(yǎng)基。霉菌菌種由采自南寧市廣西華峰林業(yè)股份有限公司染菌的MDF分離純化獲得[14]；藍(lán)變菌菌種由廣西大學(xué)提供，從南寧地區(qū)馬尾松中分離。

藥劑：本試驗(yàn)共選用6種藥劑（表1）。

表1 試驗(yàn)用藥劑類型Tab.1 Chemicals of test

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 藥劑篩選

參照《中華人民共和國藥典》附錄XI A抗生素微生物檢定法進(jìn)行藥劑篩選試驗(yàn)[15]，首先采用抑菌圈法進(jìn)行防霉藥劑初步篩選試驗(yàn)[16]，采用十字交叉法測量抑菌圈直徑，通過抑菌圈直徑大小比較不同配比、濃度的試劑抑菌性能，確定最優(yōu)配比及極限濃度。初步篩選出以Me-TBZ、DDAC 2種配方為主劑，添加PPZ、TBZ為輔劑，乙醇胺、乙醇作為助溶的有機(jī)溶劑，混合復(fù)配的防霉劑顯著提高了廣譜性和抑菌能力。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)5種不同濃度復(fù)合藥劑配方[13]，擬采用木塊試驗(yàn)法繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室防霉效力檢測，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18621-2000《防霉劑防治木材霉菌及藍(lán)變菌的試驗(yàn)方法》[17]進(jìn)行。復(fù)配藥劑5種，清水處理作對照，每個(gè)濃度試材6塊，共144塊（表2）。

表2 防霉劑復(fù)合藥劑配方及濃度Tab.2 Pharmacy formula and concentration of compound mildew preventives

1.2.2 試菌的接種與培養(yǎng)

將4種供試菌株分別接種到PDA培養(yǎng)基上，放入電熱恒溫培養(yǎng)箱（相對濕度85%，溫度28℃）培養(yǎng)1周，菌落成熟，制作菌絲孢子懸浮液。菌落長滿平板后，移液槍注入適量無菌水，涂布棒攪動(dòng)菌落表面，得到菌懸液，即菌絲片段和孢子的混合溶液，用移液槍將其轉(zhuǎn)移到滅菌指形瓶中備用。

菌懸液注入PDA培養(yǎng)基的平板內(nèi)（每皿0.5 mL），放入電熱恒溫培養(yǎng)箱（相對濕度85%，溫度28℃）培養(yǎng)1周，供實(shí)驗(yàn)室侵染毒性試驗(yàn)使用。

1.2.3 試材藥劑處理及侵染毒性試驗(yàn)

MDF標(biāo)準(zhǔn)試樣在處理前逐一編號，稱重。每個(gè)濃度處理6個(gè)試材。分別采用5種不同濃度復(fù)配藥劑處理纖維板試材，試樣浸漬處理采用冷浸法，浸漬時(shí)間3 min，對照試材采用蒸餾水浸泡。防霉劑防治效力評定及方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18621-2000[17]進(jìn)行。

試材載藥量計(jì)算:Q=（M2-M1）×C/1 000V[18]。式中:Q代表試材的載藥量（kg/m3）；M1、M2分別代表試材浸漬防霉劑前、后的質(zhì)量（g）；C代表防霉劑總有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；V代表試樣的體積（m3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)配藥劑處理MDF試材吸藥量

在5種復(fù)配藥劑中浸泡3 min的試材，載藥量大約為0.043～0.056 kg/m3，對照試驗(yàn)試材載藥量為0.034 kg/m3（表3）。隨著復(fù)配藥劑濃度的增加，MDF試材載藥量有減小趨勢，藥劑濃度對MDF試材的載藥量影響不顯著；復(fù)配藥劑處理試材載藥量明顯高于蒸餾水處理對照試驗(yàn)，復(fù)配藥劑提高了纖維板試材的滲透性。復(fù)配藥劑添加了有機(jī)溶劑乙醇胺和乙醇，提高了活性成分在細(xì)胞間的擴(kuò)散與滲透，增加MDF試材的載藥量。MDF由木質(zhì)纖維或其他植物纖維組成，吸附能力較強(qiáng)，因此復(fù)配藥劑濃度變化對載藥量影響較小。

表3 復(fù)配藥劑處理MDF試材對霉菌試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Results of MDF treated with compound mildew preventives against fungi

2.2 對哈茨木霉的侵染毒性

纖維板試材分別用5種不同的復(fù)配藥劑浸漬處理，哈茨木霉侵染28 d后顯示，哈茨木霉屬于易防治菌種（表3），5種不同濃度復(fù)配藥劑處理的纖維板試材拮抗哈茨木霉的效果最佳，最低濃度復(fù)配藥劑1處理的試材表現(xiàn)出很好的防治效果（圖1A），表面基本無菌絲生長。試材平均被害值為0級，抗霉效力達(dá)100%，試塊表面無霉斑變色。對照試驗(yàn)（蒸餾水處理）的纖維板試材平板培養(yǎng)后（圖1B），試材表面長滿菌落菌絲，覆蓋面積超過75%，霉變程度4級，抗霉效力為0。

圖1 不同藥劑處理MDF試材對哈茨木霉抑菌效果Fig.1 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma harzianum fungi

2.3 對四孢脈孢霉的侵染毒性

5種復(fù)配藥劑浸漬處理后的纖維板試材經(jīng)四孢脈孢霉侵染28 d，結(jié)果顯示5種復(fù)配藥劑對四孢脈孢霉抗霉效果較好（表3），試材表面有少量菌落菌絲生長，試材被害值最高為1級，抗霉效力達(dá)80%以上（圖2A）。復(fù)配濃度高低對四孢脈孢霉的抗霉效力影響不明顯。對照試驗(yàn)的纖維板試材菌絲生長旺盛（圖2B），霉變程度均達(dá)4級，抗霉效力為0。

2.4 對深綠木霉的侵染毒性

復(fù)配藥劑浸漬處理纖維板試材后拮抗深綠木霉，霉菌毒性侵染28 d。結(jié)果顯示，濃度最低的復(fù)配藥劑1試樣被害值達(dá)2級，抗霉效力為58%，濃度最高的復(fù)配藥劑5試材被害值為1級，抗霉效力達(dá)到79%（圖3A）。濃度高低對深綠木霉的抗霉效力影響比較明顯，隨著復(fù)配藥劑濃度升高，試樣抗霉效力提高。對照試驗(yàn)的纖維板試材霉變程度達(dá)4級（圖3B），抗霉效力為0。

圖2 不同藥劑處理MDF試材對四孢脈孢霉抑菌效果Fig.2 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Neurospora tetrasperma fungi

圖3 不同藥劑處理MDF試材對深綠木霉抑菌效果Fig.3 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma atroviride fungi

2.5 對松球殼孢的侵染毒性

5種復(fù)配藥劑浸漬處理纖維板試材后拮抗松球殼孢，藍(lán)變菌毒性侵染28 d，低濃度復(fù)配藥劑1對松球殼孢的抗霉效力為33%（表3），拮抗能力較差，隨著濃度的提高，抗霉效力增強(qiáng)，復(fù)配2、4、5（圖4A）處理的纖維板試材抗霉效力達(dá)75%以上，表面有少量松球殼孢深色菌絲，試材被害值為1級。松球殼孢對復(fù)配藥劑抗藥性較強(qiáng)，需較高濃度的復(fù)配藥劑才能產(chǎn)生抑制作用，屬于難防治菌種。對照試驗(yàn)的纖維板試材表面布滿菌絲菌落（圖4B），霉變程度達(dá)4級，抗霉效力為0。

圖4 不同藥劑處理MDF試材對松球殼孢抑菌效果Fig.4 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Sphaeropsis sapinea fungi

3 結(jié)論

5種復(fù)配藥劑中浸泡3 min的試材，載藥量大約為0.043～0.056 kg/m3，對照試驗(yàn)試材載藥量為0.034 kg/m3。復(fù)配藥劑濃度對MDF試材的載藥量影響不顯著,復(fù)配藥劑處理試材載藥量明顯高于蒸餾水處理對照試驗(yàn)，復(fù)配藥劑提高了MDF試材的滲透性。

濃度對4種變色菌的抑制效果有一定影響。在溶劑相同的條件下，高濃度的復(fù)配藥劑比低濃度的復(fù)配藥劑防治效力高。在復(fù)配防霉藥劑檢測試驗(yàn)中，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01%～0.1%甲基硫菌靈，0.1%～1.0%丙環(huán)唑，0.1%～1.0%戊唑醇，5%～25%二癸基二甲基氯化銨，10%～25%乙醇胺和10%～25%乙醇為有機(jī)溶劑，余量為水，混合為MDF的防霉液。在實(shí)驗(yàn)室防治試驗(yàn)中，對霉菌與藍(lán)變菌抗霉效力評價(jià)值可以達(dá)到0級或1級，抑制效果明顯，復(fù)配的防霉劑具有高效廣譜的特點(diǎn)。戊唑醇與丙環(huán)唑復(fù)配使用具有協(xié)同增效性，能夠有效抑制多種真菌對木材造成的危害[19]。加入有機(jī)溶劑乙醇胺和乙醇，提高了防霉劑中活性成分在纖維板中的擴(kuò)散與滲透，增加了防霉效果，也可以防止有效成分的流失。本實(shí)驗(yàn)的防霉劑，不含金屬元素，殺菌劑用量低，高效廣譜，克服了采用木材保護(hù)劑CCA具有潛在的砷、銅等重金屬離子污染的缺點(diǎn)。在后續(xù)試驗(yàn)中，將研究如何在中纖板生產(chǎn)過程中，將防霉劑添加到膠液中，優(yōu)化熱壓工藝參數(shù)，研制出防霉中密度纖維板。