新煙堿類藥劑用于厚芯膠合板防白蟻可行性研究*

高 婕 馬紅霞 李興偉 陳利芳

（廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

厚芯膠合板是以4～8 mm 超厚單板為芯板組坯而成的膠合板。與傳統(tǒng)膠合板相比，厚芯膠合板可減少膠粘劑用量，具有生產(chǎn)效率更高、更環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)[1]，但由于芯板部分多以楊木、松木等速生林木材為主，且很大程度上保留了木材本身的性能，因此易受到白蟻蛀蝕[2-3]，限制了厚芯膠合板在南方地區(qū)，特別是墻體材料、戶外建材等方面的應(yīng)用。

新煙堿類藥劑是繼有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑后的第四代殺蟲劑。隨著有機(jī)氯、有機(jī)磷等[4]高毒白蟻化學(xué)藥劑退出市場，新煙堿類藥劑以其高效防蟻效果和對哺乳動(dòng)物低毒、環(huán)境友好的特點(diǎn)，被世界各國廣泛推廣。目前，新煙堿類藥劑主要用于土壤處理防止地下白蟻入侵建筑物，該類藥劑通過選擇性控制昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)的煙堿型乙酰膽堿酯酶受體，阻斷昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致昆蟲出現(xiàn)麻痹而死亡[5]。吡蟲啉作為第一代新煙堿類藥劑，其使用濃度是有機(jī)磷殺白蟻劑如毒死蜱濃度的1/20 ～1/10，是擬除蟲菊酯如氯氰菊酯使用濃度的1/5 ～1/2. 5，已被美國國家環(huán)境保護(hù)署公布為替代毒死蜱的主要防治白蟻制劑之一[6]。

新煙堿類殺蟲劑自1991 年上市以來，經(jīng)過多次改進(jìn)，已開發(fā)出多種系列產(chǎn)品。本文以第一代新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲啉和第二代新煙堿類藥劑噻蟲嗪為研究對象，探討其用于厚芯膠合板防白蟻的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料

桉樹單板，厚度1.2 mm，輻射松單板，厚度7.5 mm，平均含水率均為6%；膠合板用酚醛樹脂，太爾膠粘劑（廣東）有限公司提供，固含分別為44.17%、55.79%。供試藥劑為新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲啉、噻蟲嗪，含量分別為95%、96%、97%，均購自市場。供試白蟻為家白蟻Coptotermes formosanus，取自廣東省林業(yè)科學(xué)研究院院內(nèi)。

1.2 主要試驗(yàn)儀器

美國PE 熱重分析儀，型號Pyris1；美國TA差示掃描量熱儀，型號Q20，參照物為高壓不銹鋼空坩堝。

1.3 試件制備

1.3.1 藥劑處理單板工藝 試驗(yàn)采用單板預(yù)處理工藝，即先對單板進(jìn)行藥劑處理，然后干燥、熱壓成板。根據(jù)GB/T27651-2011【7】防腐木材的使用分類和要求，吡蟲啉處理南方松類木材濃度為21 mg/kg 左右，因此本試驗(yàn)中設(shè)定藥劑試驗(yàn)用量為9.5、24、38、50 mg/kg。將每種藥劑制成水乳制劑后，稀釋至上述4 個(gè)濃度，然后分別對單板進(jìn)行加壓處理，制得12 組藥劑處理單板。其中，加壓處理具體工藝參數(shù)為：前真空-0.1 MPa，處理時(shí)間10 min；加壓至10 MPa，處理10 min；后真空-0.1 MPa，處理時(shí)間10 min。

1.3.2 壓板工藝 單板干燥至含水率10 %左右，然后涂膠、組坯、熱壓。其中以酚醛樹脂為膠粘劑的板材雙面涂膠量為180 g/m2，熱壓溫度125 ℃，熱壓時(shí)間1.2 mm/min，熱壓壓力2 MPa；以脲醛樹脂為膠粘劑的板材雙面涂膠量為160 g/m2，熱壓溫度115 ℃，熱壓時(shí)間1.0 mm/min，熱壓壓力2 MP。板材為5 層，中間芯層為輻射松厚單板，上下各兩層桉樹單板。

1.4 性能測試

1.4.1 藥劑對家白蟻毒力測定 采用藥膜法比較3 種藥劑對家白蟻的毒性差異。用乙醇將3 種藥劑分別配成1 000 mg/L 的母液。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，將吡蟲啉和噻蟲嗪母液等比稀釋為0.097、0.290、0.880、2.640、7.930 mg/L，噻蟲啉母液等比稀釋為0.804、3.210、12.820、51.200、139.000 mg/L。

取1 mL 藥劑滴在直徑為90 mm 的濾紙上，自然晾干后放入直徑為90 mm 的干凈培養(yǎng)皿中；投入30 只個(gè)體大小一致的健康工蟻，置于28 ℃，相對濕度85%的環(huán)境中，每天觀察記錄白蟻死亡數(shù)量。測試期間注意保持濾紙的濕潤。每一試驗(yàn)條件重復(fù)3 次，如果空白對照擊倒率或死亡率大于20%，則重新進(jìn)行試驗(yàn)。

以藥物濃度對數(shù)值為自變量X， 96 h 平均累計(jì)死亡率機(jī)率值為因變量Y，計(jì)算藥物的毒力回歸方程，求出藥劑的LC50，作為藥劑對家白蟻毒力評價(jià)指標(biāo)[8-9]。

1.4.2 藥劑熱穩(wěn)定性 采用熱重分析儀測試藥劑的熱解溫度。試驗(yàn)條件為：樣品從35℃升溫到400 ℃，升溫速率10 ℃/min；氮?dú)鈿夥眨瑲怏w流量20 mL/min。

1.4.3 藥劑在板材中最佳用量 （1）藥劑處理濃度對板材抗白蟻蛀蝕性能影響 根據(jù)GB/T 18260-2015[10]，測試未經(jīng)藥劑處理的對照試樣和經(jīng)藥劑處理試樣的抗白蟻蛀蝕情況，每一試驗(yàn)條件重復(fù)3次。測試試樣為根據(jù)1.3 制備的厚芯膠合板，板材用膠粘劑為酚醛樹脂。

（2）藥劑對板材膠合強(qiáng)度影響 根據(jù)GB/T 17657-2013[11]人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法測試未經(jīng)藥劑處理的對照試樣和經(jīng)藥劑處理試樣的膠合強(qiáng)度，根據(jù)GB/T 9846-2015[12]普通膠合板對板材性能進(jìn)行評價(jià)，分析藥劑對板材膠合強(qiáng)度影響程度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用 Excel 2010 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用統(tǒng)計(jì)軟件JMP 11.0.0 對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 藥劑對家白蟻毒力測定結(jié)果

從圖1 可以看出，供試藥劑吡蟲啉和噻蟲嗪濃度達(dá)到0.88 mg/L 后白蟻累計(jì)死亡率明顯增加；其中吡蟲啉引起白蟻死亡率較高的時(shí)間段為72～96 h 和96～120 h，噻蟲嗪引起白蟻死亡率時(shí)間段為48～72 h、72～96 h。噻蟲啉供試濃度下對白蟻均有較高毒效，且隨時(shí)間延長白蟻死亡率明顯增加。其中引起白蟻較高死亡率的時(shí)間段為48～72 h和72～96 h。

圖1 白蟻連續(xù)接觸供試藥劑時(shí)的累計(jì)死亡率Figure 1 Cumulative mortality of C. formosanus by impregnated filter method

根據(jù)計(jì)算得出的LC50來看，3 種新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲嗪和噻蟲啉的LC50分別為14.86、4.04 和3.40 mg/L（表1），噻蟲嗪和噻蟲啉對白蟻毒力高于吡蟲啉。

2.2 藥劑熱穩(wěn)定性能

采用單板預(yù)處理方式對板材進(jìn)行藥劑處理，因此必須保證藥劑在板材熱壓溫度條件下不揮發(fā)、不降解[13]。厚芯膠合板最高熱壓溫度一般不超過140℃，根據(jù)3 種藥劑熱重測試結(jié)果，如圖2 所示，吡蟲啉、噻蟲啉和噻蟲嗪的起始降解溫度為277.5、301.5 和217.89 ℃，因此3 種藥劑均可用于厚芯膠合板，其壓板過程不會(huì)影響藥劑藥效。

表2 不同藥劑濃度處理單板的吸藥量Table 2 Absorption dosage of treated vaneer with different concentration of the three termiticides

2.3 藥劑對板材性能影響

2.3.1 藥劑處理濃度對板材抗白蟻蛀蝕性能影響藥劑處理單板吸藥量如表2 所示。從白蟻測試結(jié)果來看，馬尾松對照試樣白蟻平均蛀蝕等級為5 級，說明測試結(jié)果有效；對照板材試樣抗白蟻蛀蝕等級為6 級，主要被蛀蝕部位為芯層厚單板部分，其蛀蝕比例達(dá)50 %以上。3 種藥劑處理厚芯膠合板抗白蟻等級均達(dá)到10 級（圖3），即使本試驗(yàn)最低處理濃度試樣均未受到白蟻蛀蝕。因此，3 種新煙堿類藥劑均可用于木質(zhì)材料類白蟻防治。

2.3.2 藥劑處理濃度對膠粘劑膠合性能影響 膠合板膠合性能測試結(jié)果如圖4 所示。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，所有試樣均表現(xiàn)出良好的膠合性能，超出標(biāo)準(zhǔn)要求的0.7 MPa。隨著處理藥劑濃度增加，板材膠合強(qiáng)度呈增長趨勢，甚至高于對照試樣。分析原因可能與藥劑中表面活性劑有關(guān)。藥劑處理濃度增加，單板中表面活性劑含量也隨之增加，提高了酚醛樹脂在單板表面的潤濕性能，從而有利于膠粘劑在單板表面鋪展?jié)B透的均勻性。但該因素未對膠合性能結(jié)果產(chǎn)生顯著差異（P＜0.05）。

圖3 藥劑處理厚芯膠合板白蟻防治效果Figure 3 Termite resistance of plywood treated by tested insecticide

3 結(jié)論

3.1 吡蟲啉、噻蟲嗪、噻蟲啉3 種新煙堿類藥劑在140℃條件下具有良好的熱穩(wěn)定性，對酚醛樹脂膠合影響不顯著，可采用單板預(yù)處理工藝制備防白蟻功能厚芯膠合板。

3.2 本試驗(yàn)中，3 種藥劑即使在最低藥劑濃度9.5 mg/kg條件下，也可賦予厚芯膠合板良好的防白蟻效果。