抗菌防霉腐纖維板的制備與性能研究

摘 要：本研究采用兩種新型的化學抗菌防霉劑，分別對木纖維進行抗菌防霉腐處理。對處理后的載藥木纖維分別進行掃描電鏡觀察，并研究載藥量對纖維板的的抗菌防腐和力學性能。結(jié)果表明，木纖維上成功載上抗菌防霉劑R-A-103和SR-O-M101?？咕烂剐ЧS載藥量的增加而明顯提高。力學強度隨載藥量的提高而下降，抗菌效果和力學性能，采用載藥量0.1 %的木纖維制備的纖維板綜合性能較好。對比發(fā)現(xiàn)，SR-A-103抗菌防霉腐效果優(yōu)于SR-O-M101。

關鍵詞：纖維板；抗菌性；防霉腐性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.040

微生物廣泛存在于人們的生活周圍空間并且擁有龐大的數(shù)量以及種類，由于其體積小重量輕等特征，可以隨處飄散，隨遇而安，只要滿足其生存所需要的條件，就會大量繁殖，給我們的生活造成不利影響，帶來各種疾病，影響我們的身體健康[1]。隨著人們對微生物研究的深入，獲得了對如何預防和抑制有害微生物的防治措施，其中抗菌防霉腐化學試劑的發(fā)現(xiàn)為人類控制有害微生物成為可能。

人造纖維板作為人類重要的木材代用品[2]，其在制作、運輸以及使用過程中會被自然界中存在的各種微生物所附著、繁殖，不僅對人造板的機械性能，使用周期產(chǎn)生影響，并且一些病原菌的滋生還會對人體造成一些危害。將抗菌防霉腐化學試劑添加到木質(zhì)纖維中，使原料具有抗菌防霉腐性能，利用此木纖維做成纖維制品。這樣就使得如人造纖維板，家具纖維制品本身具備抗菌防霉腐性能，這種性能不僅是表面的抑菌性能，而是整個制品本身的性能，能夠達到長效作用[3]。因此，可在醫(yī)院、高級餐廳、以及一些高級制品中使用抗菌木質(zhì)纖維制品，具有極大的發(fā)展空間。將抗菌防霉腐制劑添，在不影響人們的健康的條件下，添加到日常生活家居中且成為當今研究的一種趨勢，也逐漸成為人們的研究熱點。

作為木材的抗菌防腐劑，最常見的為重金屬鹽類[4-5]。但隨著人們對納米材料性能認識的深入，一些納米級的金屬粒子抗菌防霉腐性的研究也逐漸增多，也成為抗菌防腐研究的熱點[6]。本文擬采用SR-A-103、SR-O-M101兩種抗菌防霉腐化學試劑，對制作纖維板材的纖維進行處理。并選擇典型的細菌和霉腐真菌檢驗其效果，并對成形的板材進行機械強度進行測定，以考察其添加量對其性能的影響。

1 實驗

1.1 實驗材料

SR-A-103、SR-O-M101、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉、白腐菌、褐腐菌、營養(yǎng)瓊脂、馬鈴薯葡萄糖瓊脂真菌培養(yǎng)基和木纖維等。

1.2 實驗方法

1.2.1 培養(yǎng)基的制備

培養(yǎng)真菌用培養(yǎng)基：馬鈴薯葡萄糖瓊脂真菌培養(yǎng)基；細菌固體培養(yǎng)基：營養(yǎng)瓊脂。

1.2.2 菌懸液的制備與稀釋

取活化好的待試微生物，置于含有玻璃珠和無菌生理鹽水的錐形瓶內(nèi)，振蕩使得待試微生物分散均勻，按實驗要求采用十倍稀釋法進行稀釋到適宜濃度，備用。

1.2.3 抗菌防霉腐木纖維的制備

（1）抗菌液的配制：分別稱取適量SR-A-103和SR-O-M101溶于蒸餾水中，制成含藥量一定的溶液。

（2）抗菌防霉木纖維的制備：根據(jù)濃度的需要稱取一定量的絕干重木質(zhì)纖維加入制備好的藥劑溶液，充分攪拌均勻，在混合物的下部要避免有液體滲出，以免藥液流失。隨后將含藥液的木質(zhì)纖維于真空干燥箱內(nèi)干燥至水分為8-10 %左右，密封于封口袋中，平衡水分，測定完水分后，待用。

1.2.4 抗菌防霉腐木纖維的表面形貌觀察

使用荷蘭FEI公司Quanta 200型掃描電子顯微鏡分別對含SR-A-103和SR-O-M101的木質(zhì)纖維和對照樣進行電鏡掃描，觀察SR-A-103和SR-O-M101在木質(zhì)纖維上的存在狀態(tài)。

1.2.5 板材的壓制、性能測試

取添加有抗菌劑的絕干纖維100g進行施膠壓板，采用壓力噴膠法進行施膠，施膠度為12%，壓板溫度160℃，壓力5MPa，熱壓時間4min，熱壓后木板長25cm，寬20cm，厚度4mm。按標準方法進行強度測定。

1.2.6 板材的抗菌防霉腐性能檢測

將測定完機械強度的木板裁剪后，按抗菌防霉腐實驗要求做成直徑1cm左右的圓片，備用。

取適宜濃度的菌懸液0.1 ml于凝固好的固體平板培養(yǎng)基上，按無菌操作要求用玻璃涂棒涂布均勻，并放置含不同藥劑的木板在培養(yǎng)皿中間，于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-48 h，觀察并測量抑菌圈大小，分別做兩組平行實驗進行對比。

2 結(jié)果與討論

2.1 載藥木纖維的SEM分析

圖1為載藥物和不載藥物木纖維的掃描電鏡圖，可見木纖維表面有紋孔結(jié)構，總體比較光滑。載藥處理后，表面存在顆粒狀物質(zhì)，分布比較均勻，證明了載藥處理達到了預期目的。

2.2 載藥纖維板的抗菌性能

圖2和圖3所示為載藥纖維板對具有代表性的革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性細菌金黃色葡萄球菌的抑制效果，從圖中可看出，用未載藥的木纖維制備的纖維板周邊都長滿大腸桿菌或金黃色葡萄球菌，其抑菌圈直徑為0。而載藥木纖維所制備的纖維板周邊均具有明顯的抑菌圈，且隨著載藥量從0.1%增加至0.5%抑菌效果呈上升趨勢。采用SR-A-103和SR-O-M101兩種抗菌劑處理的木纖維所制備的纖維板具有優(yōu)良的抑制細菌性能。

2.3 載藥纖維板的防霉腐性能

人造纖維板在使用過程中極易滋生一些以木材纖維和木材中糖分為碳源的微生物，此類微生物主要有霉菌、白腐菌和褐腐菌。這些霉腐類微生物的滋生不但影響木材的機械性能，同時也會散發(fā)出一些霉腐微生物產(chǎn)生的一些難聞的味道，有些霉腐微生物還會產(chǎn)生一些色素，使人造板的顏色發(fā)生改變，降低其觀賞性和使用價值。圖4和圖5分別給出了含SR-A-103和SR-O-M101纖維板對白腐菌、黑曲霉和褐腐菌抑制作用的效果。從圖看出含SR-A-103和SR-O-M101的纖維板對三種典型的木腐菌具有明顯的抑制作用。

2.4 載藥纖維板力學性能分析

抗菌防霉腐藥劑的加入，通常情況下會影響木質(zhì)纖維間的結(jié)合強度，從而對所成的纖維板的機械和力學性能造成影響。隨著載藥量的增加，靜曲強度、彈性模量和內(nèi)結(jié)合強度都明顯降低，說明抗菌防霉劑的載入對纖維板的機械性能有一定的影響特別是對內(nèi)結(jié)合強度影響最尤明顯。

圖6中當SR-A-103的添加量為0.1 %時，其靜曲強度與原木纖維相比還略有增加，分析原因可能少量的添加，藥物可能滲入到木纖維間的縫隙中，起到填充作用，而使其靜曲強度增加。由圖7發(fā)現(xiàn)，當兩種藥劑的添加量均為0.1 %時，彈性模量變化幅度較小。由圖8可以看出，當SR-O-M101添加量達到0.5 %是其內(nèi)結(jié)合強度降到原纖維內(nèi)結(jié)合強度的六分之一，變化較大。結(jié)合載藥后抗菌防霉腐的效果，載藥0.1 %是比較好的選擇。對比發(fā)現(xiàn)，SR-A-103抗菌防霉腐效果優(yōu)于SR-O-M101。

3 結(jié)論

采用兩種抗菌防霉劑SR-A-103和SR-O-M101對纖維進行處理，獲得載藥后的纖維并壓制成板，研究纖維載藥量與班的抑菌防霉行及力學性能的關系，獲得以下結(jié)論：

（1）SEM 觀察證明木纖維上成功載上抗菌防霉劑R-A-103和SR-O-M101；

（2）抗菌防霉效果隨載藥量的增加而明顯提高；

（3）力學強度隨載藥量的提高而下降，抗菌效果和力學性能，采用載藥量0.1 %的木纖維制備的纖維板綜合性能較好。對比發(fā)現(xiàn)，SR-A-103抗菌防霉腐效果優(yōu)于SR-O-M101。

參考文獻：

[1]周德慶主編.微生物學教程[S].北京：高等教育出版社，2010.

[2]華毓坤主編.人造板工藝學[S].北京：中國林業(yè)出版社，2002.

[3]林翔，李建章，毛安等.木塑復合材料應用與研究進展[J].木材加工機械，2008（01）：46-49.

[4]馮乃謙，嚴建華.銀型無機抗菌劑的發(fā)展及其應用[J].材料導報，1998，12（04）：123.

[5]林愛紅.納米抗菌劑抑菌殺菌性能研究[J].使用預防醫(yī)學，2003，10（02）：168-170.

[6]付超，張顯權，王保華.中密度纖維板抗菌處理方法及抗菌效果[J].東北林業(yè)大學學報，2015.

基金資助：“十二五”農(nóng)村領域國家科技計劃課題（2012BAD24B0203）

作者簡介：許士玉（1969-），男，山東菏澤人，博士，副教授，研究方向：生物質(zhì)基抗菌材料。