不同改性處理對橡膠木抗菌性能影響研究

中圖分類號：S794.1 文獻標識碼：A DOI： 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.04.014

Abstract：Usingrubberwoodasrawmaterial，orthogonal experimentaldesign wasused to exploretheinfluenceof silverloaded nano itanium dioxide impregnated heat treatmentonthe mold and corrosionresistance of rubberwood，and compared themold and corrosion resistance，dryshrinkage and wet swelling properties ofthe control timber，heat-treated timber，silver-loadednano titanium dioxide impregnatedtimberandsilver-loaded nano titaniumdioxideimpregnated heat-treated timber，andtheinfluence mechanismof diferent modification treatments onthe physicochemical properties of the timber wasrevealedthrough the means of electron microscopy，XRD（X-ray difraction）.Theresults showed that the optimal process of silver-loaded nano titanium dioxide impregnated heat treatment was 16O C，2.5 h，1. 5% silver loading，1.5mg/mL modifierconcentration，6O min vacuum impregnation time，atthis time，the modified timber had thegreatest efficacy inthe preventionofAspergillusnigerandPenicilliumcitrinum，both of them were 100% ，and the modified timberhadthe smallestrateofqualitylossunderthe influenceof white-rotfungus and brown-rotfungus，which were 2.36% and1.9 % ，respectively. Compared with the control timber，heat-treated timber and silver-loaded nano titaniumdioxide impregnated timber，silver-loaded nano titanium dioxide impregnated heat-treated timber hadthelowest wetswellng anddryshrinkage，theradial，tangentialand volumetric water-absorbing wetswellingrate was reduced by 31. 34% -36. 36% compared with that of the control timber，the radial，tangential and volumetric moisture-absorbing wet swelling rate was reduced by 41. 06% -61. 7% compared with that of the control timber，the radial， tangential and volumetric air-drying dry shrinkage rate was reduced by up to 23.28%-32. 24% compared with that of the control timber.

Thesilver-loadednanotitaniumdioxideimpregnatedheat treatmentcanrealizetheuniformloadingofsilver-loaded nano titanium dioxideparticles in wood，which cancomprehensively improvethe moldand corrosionresistance and dimensional stability of wood，and realize the excellent wood modification effect.

Keywords：Silver-loaded nano titanium dioxide；heat treatment；mold and corrosion resistance；wet swelling proper ties；wood modification

0 引言

橡膠木（Heveabrasiliensis）作為一種重要的熱帶木材，因其生長迅速、紋理美觀和易于加工等特性而被廣泛應用于家具、建筑和裝飾等領域1。然而，橡膠木也存在一些固有的問題，如易腐、易霉變和尺寸穩(wěn)定性差等，這些問題限制了其更廣泛的應用和長期的使用壽命[2-3]。因此，對橡膠木進行改性處理，提高其耐久性和穩(wěn)定性，成為當前研究的熱點。

國內(nèi)外關于橡膠木改性技術的研究已經(jīng)取得了顯著的進展。熱處理作為一種傳統(tǒng)的改性方法，通過高溫處理木材細胞壁物質(zhì)（主要是半纖維素和木質(zhì)素）發(fā)生熱解及分子結構重組，導致吸濕性羥基數(shù)量減少，結晶區(qū)的比例增加，從而可以改善木材的耐久性和尺寸穩(wěn)定性，但可能導致木材力學性能的下降[4-6]。王秉泉等[7]探究了雙酸酐-植物油熱聯(lián)合處理工藝對條紋烏木進行改性處理，結果發(fā)現(xiàn)在 90°C 油熱處理溫度下，馬來酸酐預處理2h，衣康酸酐預處理4h，在抗?jié)窈涂古蛎浶陨暇任唇?jīng)酸酐處理的樣品顯著改善，在油熱工藝前設置預處理，可以改善木材在熱處理過程中機械性能的下降。有學者探究了高溫熱處理對白蠟木、柞木和杉木等木材的性能影響，研究發(fā)現(xiàn)，在溫度低于180^°C 時，木材硬度、抗彎強度和彈性模量等指標呈現(xiàn)增加趨勢；當溫度超過 180^°C 時，木材的力學性能呈現(xiàn)明顯下降的趨勢[8-9]。不同熱處理工藝參數(shù)、樹種等對木材力學性能的影響規(guī)律存在差異，低溫短時間的熱處理對其力學強度的影響不大，高溫且長時間的處理會造成其力學強度的降低。

近年來，納米材料改性技術因其獨特的抗菌、抗紫外線和增強力學性能等優(yōu)點而備受關注。龐群艷[10]等采用氫氧化銅、聚乙二醇200和二乙醇胺混合溶液對竹材進行真空浸漬處理，然后在 220°C 條件下熱處理4＼～8h，改性竹材基本未發(fā)生霉變，對黑曲霉、綠色木霉和桔青霉霉變防治效力均高于 96% ，竹材防霉性能得到顯著的改善。Yang等\"采用納米氧化鋅對馬尾松木材進行防霉改性處理，隨著改性劑質(zhì)量濃度的增加，木材的防霉性能明顯提高。Feng等[2]以納米 TiO₂ 浸漬處理桐木，研究發(fā)現(xiàn)，在紫外線照射下，潮濕的桐木試件表面沒有菌絲和霉斑產(chǎn)生。納米材料因量子尺寸效應，使其具有高效的防霉效果，成為新型抗菌防霉材料。其中，載銀納米二氧化鈦因其良好的抗菌性能和穩(wěn)定性，被廣泛應用于木竹材的改性處理中[13]。此外，復合改性技術，如結合熱處理和納米材料改性，也展現(xiàn)出了良好的改性效果。然而，不同改性方法的優(yōu)缺點及適用條件仍需進一步研究和探討。

本研究采用正交試驗設計對載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理工藝進行優(yōu)化，篩選出最佳的改性方案，并通過對比不同改性處理對橡膠木防霉性、防腐性及尺寸穩(wěn)定性等性能的影響，利用電鏡、紅外光譜和X射線衍射（X-raydiffraction，XRD）分析等手段揭示改性機理。綜合評估了多種改性技術對木材性能的影響，系統(tǒng)地分析了不同改性處理對橡膠木性能的提升效果，為橡膠木的改性處理提供了新的思路和方法，具有重要的理論意義和實際應用價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

橡膠木：尺寸規(guī)格為 500mm×100mm×20mm 含水率控制在 12% 左右，試件無開裂、節(jié)子和蟲眼等可見缺陷。

改性劑及化學品：改性劑包括納米二氧化鈦中 （TiO₂ ）、載銀納米二氧化鈦（ （Ag-TiO₂） 等。所用化學品均為分析純級別，包括去離子水、乙醇和硝酸銀等。

檢測菌種：桔青霉、黑曲霉、白腐菌、褐腐菌，購自于中國林業(yè)微生物菌種保藏管理中心。

1.2 儀器與設備

自動溫控型磁力攪拌器（IKAC-MAGHS7，德國IKA公司）;智能人工氣候箱（PRX-150B，寧波賽福實驗儀器有限公司）；滑動式切片機（SM2400，德國Leica公司）；掃描式電子顯微鏡（Quanta450，美國FEI公司）；傅里葉變換紅外光譜儀（Impact410型，美國Nicolet公司）；X射線衍射儀（XD-2型，北京普析通用設備儀器有限公司）。

1. 3 方法與步驟

1.3.1 試驗設計

為探究浸漬熱處理工藝對橡膠木木材防霉耐腐性的影響規(guī)律，進一步優(yōu)化橡膠木浸漬熱處理工藝，以熱處理溫度、熱處理時間、載銀量、改性劑質(zhì)量濃度和浸漬處理時間為試驗因素進行正交試驗設計，見表1。

通過對比對照材、熱處理材、浸漬材、浸漬熱處理材的干縮濕脹率、微觀構造、官能團變化、結晶度變化，揭示不同改性處理方式對橡膠木木材的干縮濕脹性能的影響規(guī)律和抗菌機理。不同處理方式的工藝參數(shù)見表2。

表2不同處理方式的工藝參數(shù)表

1.3.2 試驗步驟

稱取一定量的納米二氧化鈦粉末，加入適量的去離子水中，攪拌均勻后超聲分散 30min ，得到不同質(zhì)量濃度的納米二氧化鈦溶液，在此基礎上加入一定量的硝酸銀溶液，攪拌均勻后置于暗處反應 24h ，得到載銀納米二氧化鈦溶液。通過調(diào)整納米二氧化鈦和硝酸銀的比例，制備不同載銀量的載銀納米二氧化鈦溶液，并加水稀釋配制成指定質(zhì)量濃度。

將橡膠木樣品鋸切成 50mm×25mm×8mm 小試件，分別浸人不同載銀量 （0.5%，1%，1.5%，2%） 和質(zhì)量濃度 （0.5，1，1，5，2mg/mL） 的載銀納米二氧化鈦溶液中，放入真空容器中并持續(xù)進行抽真空浸漬處理，處理時間根據(jù)試驗設定 。浸漬結束后，將樣品取出，除去表面多余改性液，于 40～60^°C 恒溫恒濕箱中干燥 2h ，然后置于干燥箱中干燥至恒重。

將橡膠木樣品置于熱處理設備中，根據(jù)試驗要求設定熱處理溫度 （120，140，160，180^°C） 和處理時間（1.5、2、2.5、3h）參數(shù)。熱處理過程中，保持設備內(nèi)空氣流通，以避免樣品燒焦或變形。熱處理結束后，自然冷卻至室溫，將樣品取出。

1.3.3 性能評估

1）木材防霉測試：將不同改性處理的橡膠木樣品置于含有霉菌（黑曲霉、桔青霉）的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時間后觀察霉菌的生長情況，并測量霉菌感染面積和防治效力，具體操作參照GB/T18261—2013《防霉劑對木材霉菌及變色菌防治效力的試驗方法》。

2）木材防腐測試：將不同改性處理的橡膠木樣品置于含有腐菌（白腐菌、褐腐菌）的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時間后觀察腐菌的生長情況，并測量樣品的質(zhì)量損失以評估防腐效果，具體操作參照GB/T13942.1—2009《木材天然耐腐性實驗室試驗的方法》。

3）尺寸穩(wěn)定性測試：將不同改性處理的橡膠木樣品置于干燥（相對濕度為 20% ）和高濕（相對濕度為90% ）環(huán)境下，測量其徑向、弦向和體積干縮與濕脹率以評估尺寸穩(wěn)定性。

4）微觀構造分析：將不同改性處理的橡膠木樣品和對照材鋸切成規(guī)格為 8mm×8mm×8mm 的試樣，直接采用滑動式切片機將待觀察面削平，再將試樣烘至絕干，對絕干試樣進行噴金處理后，采用掃描電子顯微鏡觀察不同改性處理對橡膠木微觀結構的影響，并拍攝微觀結構照片進行分析。

5）紅外光譜分析：將不同改性處理的橡膠木樣品和對照材制取規(guī)格為 20mm×20mm×20mm 的小試樣，之后用200目砂紙打磨成粉后在研缽中研磨，于 103^°C 電熱鼓風干燥箱中烘至絕干，制取紅外光譜分析實驗樣品。取絕干試樣與溴化鉀（KBr，光譜純）以1：100的比例混合研磨均勻后壓制成薄片，在 4000～400cm^-1 波數(shù)范圍內(nèi)進行紅外光譜掃描分析，試驗時設置純溴化鉀薄片為空白背景。利用紅外光譜儀對樣品進行官能團分析，比較不同處理材的官能團變化。

6結晶度分析：利用X射線衍射儀對不同改性處理的橡膠木樣品進行結晶度分析，比較不同處理材的結晶度變化。將不同改性處理的橡膠木樣品和對照材制取成 10mm×10mm×1mm 的試驗樣品，烘至絕干后，采用X射線衍射儀對樣品進行掃描測試，掃描速率為 8^°/min ，掃描范圍為 5^°～40^° ，測試電壓 36kV ，電流20mA，X 光管為 Cu 靶 λ=0.154nm ，所有樣品在測試前均進行研磨處理，以確保測試表面的平整度，減少測試誤差。木材結晶度是指結晶區(qū)積分強度與總積分強度的比值。使用 Segal 法計算木材結晶度，計算公式為

式中： C_r 為木材的相對結晶度， %;I₀₀₂ 為木材纖維素（002）晶面在 2θ=22^° 附近的極大衍射峰強度； I_a 為木材纖維素無定形區(qū)在 2θ=18^° 附近的散射強度。

2 結果與分析

2. 1 防霉性能分析

木材防霉測試是評估材料抗霉變性能的重要指標。為了優(yōu)化橡膠木防霉改性工藝使其更加科學和合理，采用 多因素正交試驗探究熱處理溫度、熱處理時間、載銀量、改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間等因素對黑曲霉和桔青霉防治效力的影響，見表3。

防治效力體現(xiàn)了材料對霉菌的抵抗能力。從測試結果來看，影響改性材對黑曲霉防治效力的因素由大到小順序為熱處理時間、熱處理溫度、浸漬時間、載銀量、改性劑質(zhì)量濃度；影響改性材對桔青霉防治效力的因素由大到小順序為熱處理時間、熱處理溫度、改性劑濃度、載銀量、浸漬時間。隨著熱處理溫度的升高、熱處理時間的延長，載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對黑曲霉和桔青霉的防治效力呈先增加后降低的趨勢，得出最優(yōu)化的熱處理工藝為熱處理溫度 160^°C 熱處理時間 2.5h 。隨著載銀量的增加，載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對黑曲霉和桔青霉的防治效力呈先增加后降低的趨勢，其中最佳載銀量為 1.5% 。同時優(yōu)化得出最佳改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間分別為 1.5mg/mL 和 60min 。按上述最優(yōu)條件追加3次試驗，改性材對黑曲霉和桔青霉的平均防治效力均為 100% 。

圖1為不同處理方式對橡膠木防霉性能的影響研究，比較了對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理方式對黑曲霉和桔青霉的防治效力，其中載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的防霉效果最佳，對黑曲霉和桔青霉的平均防治效力均為 100% ，在其他工藝條件相同，但未浸漬載銀納米二氧化鈦的情況下，熱處理材對黑曲霉和桔青霉的平均防治效力分別為 25%.21% ，在其他工藝條件相同，但未進行熱處理的情況下，浸漬材對黑曲霉和桔青霉的平均防治效力分別為 91%.79% 。與熱處理材和浸漬材相比，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材對黑曲霉的防治效力分別提升 300%.9.89% ，對桔青霉的防治效力分別提升 376%.26.58% ，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材對霉菌的綜合防治效力優(yōu)異。這表明載銀納米二氧化鈦不僅具有良好的抗菌性能，還能與熱處理產(chǎn)生協(xié)同作用，進一步提高橡膠木的防霉性能。這可能是因為載銀納米二氧化鈦在熱處理過程中更加穩(wěn)定地附著在木材表面和內(nèi)部，形成了持久的抗菌層，有效阻止了霉菌的侵蝕[13-15]。

2. 2 防腐性能分析

木材防腐測試是評估材料抗腐朽性能的關鍵指標。本研究采用L16（45多因素正交試驗探究熱處理溫度、熱處理時間、載銀量、改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間等因素對橡膠木改性材耐腐性能的影響，見表4。

質(zhì)量損失反映了材料在霉菌作用下的腐朽程度。從測試結果來看，影響改性材對白腐菌和褐腐菌質(zhì)量損失率的因素由大到小順序均為熱處理時間、熱處理溫度、載銀量、浸漬時間、改性劑質(zhì)量濃度。隨著熱處理溫度的升高、熱處理時間的延長，載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對白腐菌和褐腐菌質(zhì)量損失率呈先降低后略微增加的趨勢，得出最優(yōu)化的熱處理工藝為熱處溫度 160^°C， 熱處理時間 2.5h 。隨著載銀量、改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間的增加，載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對白腐菌和褐腐菌質(zhì)量損失率呈先降低后增加的趨勢，優(yōu)化得出最佳載銀量、改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間分別為 1.5%.1.5mg/mL 和 60min 該工藝參數(shù)與霉變測試結果一致。按上述最優(yōu)條件追加3次試驗，改性材對白腐菌和褐腐菌的平均質(zhì)量損失率分別為 2.36%.1.90% 。

圖2為不同處理方式對橡膠木耐腐性能的影響研究。通過不同處理方式下的橡膠木樣品，在不同時間作用下經(jīng)2種霉菌（白腐菌、褐腐菌）感染后的質(zhì)量損失進行了測定。比較了未處理材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理方式對白腐菌和褐腐菌的質(zhì)量損失率，其中載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的耐腐效果最佳，其經(jīng)白腐菌和褐腐菌感染后的質(zhì)量損失率低于 2.5% ，耐腐等級為I級，在其他工藝條件相同，但未浸漬載銀納米二氧化鈦的情況下，熱處理材經(jīng)白腐菌和褐腐菌感染后的質(zhì)量損失率分別為 39，2%，32，8% ，為Ⅲ級耐腐等級，在其他工藝條件相同，但未進行熱處理的情況下，浸漬材經(jīng)白腐菌和褐腐菌感染后的質(zhì)量損失率分別為 5.75%.4.06% ，達到I級耐腐等級。與熱處理材和浸漬材相比，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材對白腐菌感染后的質(zhì)量損失率分別降低 93.98%.58.96% ，對白腐菌感染后的質(zhì)量損失率分別降低 94.21% /53.2% ，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材對白腐菌、褐腐菌的綜合耐腐性能優(yōu)異。這表明載銀納米二氧化鈦不僅具有良好的抗菌性能，還能顯著提高橡膠木的抗腐朽能力。這可能是因為載銀納米二氧化鈦能夠深入木材內(nèi)部，形成穩(wěn)定的抗菌層，有效阻止了霉菌對木材的侵蝕和腐朽[17-18]。

2. 3 尺寸穩(wěn)定性分析

不同處理方式對橡膠木吸水性能的影響規(guī)律如圖3所示。由圖3可以看出，未處理材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理方式的吸水濕脹率依次呈現(xiàn)增加趨勢，經(jīng)改性處理后，橡膠木的耐水性能得到提升。未處理材的徑向、弦向和體積濕脹率分別為 3.3%.6.7% /10.11% 。與未處理材相比，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的徑向、弦向和體積濕脹率分別降低約36.36%.31.34%.33.73% 。

Fig.3Water absorption performance test results of different modification treatments

經(jīng)不同改性處理橡膠木在干燥條件（溫度為20°C ，濕度為 20% ）和高濕條件（溫度為 20°C ，濕度為90% 下的徑向、弦向和體積干縮與濕脹率變化如圖4所示。圖4可以看出，無論是干燥環(huán)境還是高濕度環(huán)境下，經(jīng)過改性處理后，橡膠木的尺寸變化率均明顯降低，維持原有尺寸和形狀的能力增強。未處理材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理材的吸濕濕脹率依次呈現(xiàn)降低趨勢，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的吸濕穩(wěn)定性最佳，徑向、弦向和體積濕脹率分別為0.89%0.99%1.8% ，與對照材相比，徑向、弦向和體積濕脹率降低幅度分別達到 41.06%.59.92% /61.7% 。對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理材的氣干干縮率對比，其中素材的氣干干縮率最大、載銀納米二氧化鈦浸漬材次之，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的氣干干縮率最佳，表明熱處理和載銀納米二氧化鈦浸漬處理對木材的尺寸穩(wěn)定性有一定改善作用。載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的徑向、弦向和體積干縮率分別為 1.66%.3.69%.6% ，與對照材相比，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的徑向、弦向和體積干縮率降幅可達 32.24%.23.28%.23.95% 。載銀納米二氧化鈦浸漬后熱處理材表現(xiàn)出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，干縮與濕脹率顯著降低。這表明載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理不僅具有良好的抗菌性能，還能顯著提高橡膠木的尺寸穩(wěn)定性。這可能與載銀納米二氧化鈦能夠填充木材內(nèi)部的孔隙，增強木材的密實度，從而減少了水分與木材尺寸相關[19-20]。

2.4 微觀構造分析

采用電鏡觀察對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的微觀構造如圖5所示，由圖5可以看出典型的橡膠木細胞結構，包括導管、木纖維和木射線。細胞壁結構清晰，無明顯礦物質(zhì)沉積。熱處理后的橡膠木部分結構破壞，這可能是由于熱處理過程中高溫和蒸汽的作用下使某些堵塞通道打開。載銀納米二氧化鈦浸漬改性材結合了前2種改性劑的特點，既顯示了二氧化鈦的均勻分布，又在某些區(qū)域觀察到了銀顆粒的存在。這種復合材料可能結合了銀的抗菌性能和二氧化鈦的光催化性能，從而提高整體的改性效果。在細胞壁和細胞腔內(nèi)可以觀察到微小的銀顆粒沉積。載銀納米二氧化鈦顆粒似乎更加均勻地附著在細胞壁上，而沒有形成明顯的聚集。這種分布模式可能有助于提高其光催化抗菌性能。載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材除了納米顆粒的沉積外，還可以觀察到熱處理引起的細胞結構變化。這種雙重改性處理可能進一步增強了木材的性能，通過熱處理鞏固了納米顆粒的沉積，并可能促進了木材組分與納米顆粒之間的相互作用。

2.5 官能團分析

對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的紅外吸收光譜如圖6所示。對照材的紅外光譜顯示了橡膠木典型的官能團特征，包括羥基（0一H）伸縮振動（約 3400cm^-1 ）、甲基和亞甲基（C一H）伸縮振動（約 2900cm^-1 ）、基（C一0）伸縮振動（約 1730cm^-1 以及木質(zhì)素芳香環(huán)的振動（約1600和 1500cm^-1 ）。熱處理后的木材在紅外光譜上顯示出一些變化，主要是羰基和羥基區(qū)域的強度減弱，這可能是熱處理過程中半纖維素和木質(zhì)素的部分降解導致的。載銀納米二氧化鈦浸漬的木材結合了納米銀和納米二氧化鈦的特征峰。在指紋區(qū)可以觀察到與銀和二氧化鈦相關的峰，這表明2種改性劑都成功地與木材發(fā)生了相互作用。載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材在紅外光譜上顯示出更加復雜的特征。除了納米銀和納米二氧化鈦的特征峰外，還可以觀察到熱處理引起的木材化學結構的變化。這種雙重改性處理可能導致了木材組分與改性劑之間更加復雜的相互作用。 TiO₂ 在紫外光照射下產(chǎn)生的活性羥基和超氧離子可以與細菌或真菌發(fā)生反應，進而起到抑菌作用，納米銀具有納米材料的優(yōu)勢和銀離子本身的抗菌特性，破壞細胞結構，起到殺菌作用。

2.6 結晶性能分析

X射線衍射分析法可以確定晶胞參數(shù)及晶面指標。纖維素結晶度對于木材的物理力學性能有很大影響，結晶度增大，木材或纖維的抗拉強度、彈性模量、硬度及尺寸穩(wěn)定性增加。木材在進行木材熱處理時，其結晶度也受到一定程度的影響，當溫度低于 180^°C 時，隨著溫度升高，半纖維等部分組分發(fā)生降解，無定形區(qū)比例減小，結晶度升高。當溫度高于 180^°C 時，則可能造成纖維素的非晶化和各類化學成分的分解，使木材力學性質(zhì)降低。因此，測定纖維素的結晶度具有重要意義。

X射線衍射（XRD）分析是評估材料結晶結構變化的重要手段。對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的X射線衍射強度如圖7所示。由圖7可知， 2θ=15^° 附近、 2θ=22^° 附近、 2θ=35^° 附近均出現(xiàn)了木材典型的纖維素I型晶面衍射峰，這表明改性處理并未改變橡膠木纖維素的基本晶型結構。然而，各處理材的衍射峰強度和寬度存在明顯差異，這反映了其結晶度的不同。對照材的XRD圖譜顯示其衍射峰強度最低，且峰形較寬。載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的XRD圖譜顯示出清晰的纖維素結晶峰，結晶度較高，峰形尖銳。載銀納米二氧化鈦浸漬材的結晶峰強度有所降低，峰形變寬。這可能是由于載銀納米二氧化鈦顆粒在木材中的分布更為均勻，對纖維素結晶區(qū)的擾動更大。未處理材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的結晶度分別為 71.34%.76.33% /79.42%.85.46% 。熱處理通過破壞木材的結晶結構，減小游離羥基含量和纖維素無定形區(qū)比例，進而提高了木材的尺寸穩(wěn)定性和耐腐性，協(xié)效載銀納米二氧化鈦浸漬處理進一步增強抑菌效果。

3結論

本研究采以橡膠木為原料，采用正交實驗設計探討載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理方式對橡膠木防霉耐腐性能的影響規(guī)律，并對比研究了對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的防霉性能、耐腐性能、尺寸穩(wěn)定性能，通過電鏡、XRD手段揭示了不同改性處理方式對木材理化性能影響機理。研究結果如下。

1）載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對黑曲霉和桔青霉的防治效力呈先增加后降低的趨勢，載銀納米二氧化鈦改性熱處理材對白腐菌和褐腐菌質(zhì)量損失率呈先降低后略微增加的趨勢，得出最優(yōu)化的熱處理工藝為熱處理溫度 160°C 、熱處理時間 2.5h 。最佳載銀量為 1.5% 。最佳改性劑質(zhì)量濃度和浸漬時間分別為 1.5mg/mL 和 60min 。

2）與熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材、載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材相比，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的防霉耐腐效果最佳，對黑曲霉和桔青霉的平均防治效力均為 100% ，耐腐等級為I級。

對比對照材、熱處理材、載銀納米二氧化鈦浸漬材和載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材等不同處理方式對橡膠木干縮濕脹性能的影響，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的徑向、弦向和體積濕脹率較對照材分別降低約 36.36%.31.34%.33.73% ，徑向、弦向和體積濕脹率較對照材降低幅度分別達到 41.06%.59.92% /61.7% ，徑向、弦向和體積干縮率較對照材降幅可達32.24%.23.28%.23.95% 。

3）載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理的雙重改性處理方式進一步增強了木材的理化性能，通過熱處理鞏固了納米顆粒的沉積，并促進了木材組分與納米顆粒之間的相互作用，使改性劑在木材中的均勻分布，同時對木材的結晶結構產(chǎn)生了較大的改變，載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的結晶度明顯提高。

載銀納米二氧化鈦浸漬熱處理材的防霉抑菌效果明顯，對橡膠木防霉改性技術的研究有利于實現(xiàn)橡膠木資源的高效利用。

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