木竹材防腐技术研究概述

孙芳利,PROSPER Nayebare Kakwara,吴华平,钱佳佳,杨秀树,饶瑾,郭明

(1.浙江农林大学工程学院;2.国家木质资源综合利用工程技术研究中心，浙江 临安 311300)

木竹材防腐技术研究概述

孙芳利1,2,PROSPER Nayebare Kakwara1,吴华平1,钱佳佳1,杨秀树1,饶瑾1,郭明1

(1.浙江农林大学工程学院;2.国家木质资源综合利用工程技术研究中心，浙江 临安 311300)

从防腐剂、处理工艺和改性防腐等方面阐述了木竹材防腐的发展现状，分析了木竹材防腐领域目前存在的主要问题，并就今后的重点研究方向进行了展望。木竹材防腐剂仍以含铜化合物为主，同时采取多种方式提高其防腐效果和抗流失性;无机硼盐、有机杀菌剂和天然提取物已成为欧洲多数国家研究和应用的新方向;硼盐防腐剂的抗流失性依然是关注的热点，通过化学改性达到防腐效果已成为新的研究方向。加压处理仍是当前防腐木生产的主要方式。随着竹材开发利用的不断发展，竹材的防腐日益受到重视，出现了针对竹材的防腐剂和处理技术。根据木竹材防腐研究现状，建议木竹材的防腐需重视环境因素，如土壤微生物、光照和水分等对腐朽的加速及防腐剂的影响，并指出加强防腐剂在木竹材中的存在形式和对腐朽菌作用机理的研究，对提高其固着性和抗菌效果具有重要意义。

木材；竹材；防腐；防腐剂;抗流失性；化学改性

木材、竹材作为质量轻、强重比大、可持续利用的材料已成为世界各国经济建设中的重要原材料。由于木竹材是生物材料，在使用过程中常因受到腐朽菌侵染而缩短使用年限，加速了天然资源的过度采伐，危害生态环境。木材由于种类和使用环境不同,其天然耐久性有所不同，但是木竹材均以纤维素、半纤维素和木质素为主要成分，其含量常常占到90%以上，这三大主要成分组成的细胞壁正是腐朽菌的主要营养来源。因此，木竹材的天然耐久性非常有限[1]，需要采取一定的措施保护其免遭腐朽菌降解。防腐处理是延长木竹材使用寿命、保护森林资源的最佳途径。木竹材防腐的发展主要体现在防腐剂的改善和创新上。防腐处理工艺仍以加压处理为主，竹材防腐已逐渐引起重视，针对竹材特性的防腐剂和处理工艺正在快速发展。

1 木材防腐

1.1 防腐剂的研究

早期木材防腐采用橄榄油或煤焦油浸渍或涂刷处理。真空加压工业化处理木材始于19世纪，主要用煤杂酚油处理铁路枕木。但是，煤杂酚油处理材颜色深、气味大，难以再进行油漆等后期处理。五氯酚钠弥补了煤杂酚油的不足，以其优异的抗菌和防虫性能于20世纪50年代开始大量使用。但由于毒性问题，2004年随着《持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的制定，五氯酚钠随即被很多国家禁止和限用，目前仅限于处理电线杆、铁路枕木和桩木等[2]。含铬和砷的化合物如铜铬砷(chromated copper arsenate，CCA)于20世纪40年代开始大量使用，曾是世界公认的防腐和抗流失效果最好的木材保护剂，但因其对人体和环境的毒性于2003年12月底最终被美国禁止和限用，随后欧盟、日本等国家相继禁止和限用CCA处理木材[3]。中国木材防腐起步较晚，2002年开始大量使用防腐木，目前有70%以上的户外防腐木采用CCA处理，但近几年CCA防腐剂的应用在行业内也引起不少争议。中华人民共和国工业和信息化部在《建材工业发展规划(2016—2020年)》中明确提出了开发低毒、无毒木材防腐剂，减少并逐步替代使用CCA类高毒防腐剂，推动木材保护行业绿色发展。传统的煤杂酚油、五氯酚钠和CCA等防腐剂在使用过程中暴露出诸多问题，人们一方面研究解决方法，如CCA废弃材的回收和处理[4]、煤杂酚油的去色和去味[5]、降解处理材中煤杂酚油[6]等，另一方面积极开发新型环保防腐剂。

1.1.1 铜基防腐剂的发展

以铜为主剂的防腐剂作为CCA等含铬、砷防腐剂的最佳替代品已成为研究的焦点。为了提高含铜防腐剂的渗透性和抗流失性，铜盐主要以络合物、微米铜或纳米铜粒子等形式进入木竹材中，然后通过离子交换、物理吸附、化学结合等方式固着于木竹材中[7-8]。以铜氨(或胺)溶液为主剂的防腐剂(简称铜胺基防腐剂)，包括铜季胺盐(ammoniacal copper quaternary，ACQ)、铜唑(copper azole，CA)、二甲基二硫代氨基甲酸铜(copper dimethyldithiocarbamate,CDDC)和铜HDO(copper xyligen，CX)等是继CCA之后出现的环保型保护剂，广泛应用于北美地区，在国内也展开了大量的研究和应用。虽然这些保护剂环保性得到了认可，但铜离子的流失性却依然令人担忧[8-10]。Edlund等[11]对应用于户外5年的ACQ、CA、CX和CCA中铜离子的损失率进行了测试，发现ACQ损失率为19%、CA为15%、CX为14%～30%，而CCA低于10%。Temiz 等[12]得出相似的研究结果。铜离子虽然毒性较铬和砷低，但对环境的影响也不容忽视，如何进一步提高铜胺基防腐剂的抗流失性，对这类环保防腐剂的应用至关重要。Lee[13]研究了ACQ在红松木材中的吸收和固着机理，发现铜离子吸收量与木材的阳离子交换能力有关，而固着性与化学沉积有关。低浓度ACQ溶液靠离子交换和化学沉积固着于木材中，高浓度的铜氨溶液阻止铜的化学沉积，而以聚集吸附为主，容易堵塞在木材空隙表面，也容易流失。借鉴CCA防腐后处理提高其抗流失性的经验，对ACQ处理材也进行后处理，结果发现ACQ处理材经热或水热后处理后固着率和固着速率明显提高[14]。Ye等[15]研究了气干、快速干燥、100℃水煮、100℃氨水煮4种后处理工艺对ACQ-B和CA-B防腐处理花旗松铜的固着性，结果也发现水或稀氨水100℃后处理能提高铜固着性。但是，也有研究表明，铜胺基防腐剂后处理工艺不同，铜的存在形式不同。一价铜Cu(I)对腐朽菌的抑制效果较差，因此Ruddick[16]建议后处理温度不要超过50℃，以兼顾有效成分的固着和防腐效果。

铜氨(胺)基防腐剂以碱性溶剂溶解铜制成水溶液,这种防腐剂在使用过程中存在颜色灰暗、腐蚀金属、易长霉和抗流失性差等缺点。将氧化铜、碳酸铜等含铜成分“微化”成极小颗粒分散到水中，再通过真空加压注入木材中可有效改善铜的流失问题。目前已经商业化的微化铜包括两种：一种是微化季铵铜(MCQ)代替ACQ；另一种是微化铜唑(MCA)代替铜唑。这类防腐剂中铜主要以单独的微粒子形态存在于大毛细管系统中，未进入细胞壁。木材腐朽菌主要降解细胞壁，因此微化铜对木材的防腐效果也存在争议[17]。此外，以铜为主剂的防腐剂对耐铜腐朽菌效果较差，因此这类腐朽菌孢子中含有微化铜，含铜孢子在扩散中将危害环境和人体健康[18]。为此，这两种防腐剂虽已得到美国环境保护署(EPA)认可，但亚微米和纳米铜粒子对人体和环境的危害引发争议，尚未得到美国木材防腐协会(AWPA)批准。

1.1.2 硼基防腐剂

尽管铜的毒性较低，但长期使用会在水体和土壤中蓄积，具有潜在危害，因此含铜等金属化合物的防腐剂也日益受到国际社会的质疑[19]，特别是在欧洲国家，不含重金属的防腐剂已成为很多国家研究和应用的新方向。硼盐因具有毒性低、抗菌防虫、阻燃等多功能特性，是木质门窗、桁架等产品的常用保护剂。硼酸和硼砂是应用较早的防腐防变色剂，已有50多年的历史，且至今未发现腐朽菌对硼盐会产生抗药性。但硼酸和硼砂在水中溶解度小，加热溶解后又易析出，因此应用受到一定限制。硼酸三甲酯气相处理能显著提高硼在木材中的含量[20-21]。但由于处理设备要求高，废气回收困难，尚未大规模应用。

四水八硼酸钠(disodium octoborate tetrahydrate,DOT)克服了硼酸和硼砂的缺点，不仅溶解度大，扩散能力强，而且含硼量高，1949年起开始大量应用于室内且不与地面接触的木制品保护。硼化合物对环境和人体毒性低，且杀菌谱广，兼具防虫和阻燃作用，因此颇受研究者和应用者关注，并极力拓宽其应用领域。但硼化合物易流失，不宜应用于与水和土壤接触的环境中[22]。众多专家和学者致力于提高硼盐的抗流失性，取得了一定的进展。

单宁有螯合性，硼酸能诱导类黄酮单宁酸自缩聚，在木材内形成一个固体的网状结构固着硼酸，因此被用于提高硼盐的抗流失性[23]。蛋白质也能够提高硼盐的固着性，若与单宁共同处理能较大程度提高硼盐的抗流失性[24]。利用硅酸钠的凝胶特性固着硼盐，延缓硼酸盐的流失，硼的流失率比仅用硼酸盐处理的木材降低20%以上[25]。此外，乙烯类单体、六亚甲基四胺，交联剂如甲醛和戊二醛、糠醇、酚醛树脂，以及防水剂等均能提高硼盐在木材中的固着性[26]。但是，以上改进硼基防腐剂抗流失性的方法由于长效性不明显、处理工艺复杂和成本高等问题限制了其应用。

也有报道用金属盐对硼盐处理材进行二次处理，形成不溶的金属硼酸盐以提高其抗流失性，但这种方法需要两步处理，工艺复杂，且会引入重金属离子，对环境可能造成一定的影响[27]。金属硼盐如硼酸锌、硼酸铜和硼酸钙等也能用于木材防腐，但由于难溶于水，常用于定向刨花板等人造板的防腐处理[28]。也有用含四氟化硼负离子的二甲基二癸基四氟化硼酸季铵盐处理木材或用四氟硼酸季铵盐的离子液体处理木材均能提高硼盐的抗流失性，但仅处于研究阶段[29]。

1.1.3 有机杀菌剂为主剂的防腐剂

有机杀菌剂难溶于水，目前主要有两种配方：一种是以有机溶剂为载体的有机防腐剂，由于存在防火要求高、处理过程和处理材挥发性有机物(VOCs)含量高、设备和操作复杂等问题，仅限于尺寸要求非常高的木材处理；另一种是将不溶于水的有机杀菌剂制成水基制剂，为目前常用制剂。最早的有机防腐剂是煤焦油和五氯苯酚，现已被美国、欧洲和日本等国家禁止和限用，目前常用的有机抗菌剂主要来自农用杀菌剂。应用最多的是三唑类，如：丙环唑和戊唑醇已列入美国木材防腐协会(AWPA)标准；4,5-二氯-2-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(4,5-dichloro-2-n-octyl-3-isothiazolone，DCOIT)由于其高效低毒，也被列入AWPA标准。DCOIT能有效抑制腐朽菌、霉菌和白蚁，且抗流失性较强，可用于处理与地面接触的木材。以二癸基二甲基氯化铵(didecyl dimethyl ammonium chloride，DDAC)为代表的季铵盐也被列入AWPA标准。虽然季铵盐抗菌效果不强，但抗菌谱广、环保，在木材中固着性好，且能增效多数有机杀菌剂。此外，烷基酚多硫化物(polymeric alkylphenol polysulfide，PXTS)以其毒性低、抗流失性强、长效等特点被AWPA列入标准名录中，可用于替代煤杂酚油处理木材。

除了AWPA列出的几种有机杀菌剂外，还有很多农用杀菌剂能有效抑制木材有害真菌，如百菌清、噻苯咪唑等。来自于农药的有机杀菌剂通常对菌虫的抑制作用具有专一性和高效特点，且易降解。除了筛选抗菌谱广、不易降解的有机杀菌剂外，可通过几种具有协效性的杀菌剂复配达到抑制复杂多样的木材真菌的目的。三唑类杀菌剂如环唑醇、丙环唑等与3-碘代-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯(iodopropynyl butylcarbamate，IPBC)、巯基苯并噻唑[2-(thiocyanomethylthio) benzothiazole，TCMTB]、4-甲苯基-二碘甲基砜、季铵盐、异噻唑啉酮类化合物或氧化胺复配不仅可以提高防腐效果，也能抑制霉菌的滋生[30-31]。同样，DCOIT、IPBC、TCMTB和百菌清等也能产生协效作用，达到长期保护木材的效果。值得注意的是，有机杀菌剂在使用过程中可能会被细菌等其他微生物降解，特别是用于与土壤接触的场合，如假单胞菌属(Pseudomonas)可降解IPBC和百菌清等[32]。因此，在以有机杀菌剂为主剂的防腐剂配方中需要考虑加入抑制细菌等其他微生物的药剂。有机杀菌剂目前面临的最大问题是户外条件下光、热、水和土壤微生物等的降解作用。以有机杀菌剂为主剂，加入防水剂、抗氧化剂和金属螯合剂等是改善户外用有机杀菌剂长效性的常用方法。最常用的防水剂有石蜡、硅油、植物油等，抗氧化剂有二叔丁基对甲酚、苯并三氮唑等，螯合剂如壳聚糖、EDTA-2Na等[33-34]。

1.1.4 天然防腐剂的研究与应用

利用木材的天然耐腐性保护木材是一种简单、环保的方式。人们在长期使用木材中对其天然耐久性进行了分级，并将其用于不同的使用环境。耐腐防虫的柏木、樟木、杉木、落叶松、红豆杉等常用于防腐防虫等级要求较高的场所[35-36]。但随着世界各国天然林保护政策的实施，这些具有天然耐腐性的木材资源有限，难以广泛应用。另外，由于多数耐久成分易降解和流失[37]，这些木材只能用于不与地面接触的使用环境。利用植物提取物保护木竹材免遭腐朽菌破坏成为欧洲一些国家关注的处理方式[19]。杉木、松属木材、肉桂树皮、日本扁柏和胡桃楸树皮等提取物也对腐朽菌有较强的抑制作用[38-40]。竹醋液是竹材热解得到的液体产物，其主要成分是水、有机酸、酚类、酮类、醇类等物质，具有抗菌消炎作用，能抑制木材腐朽菌和霉菌的生长。如果在竹醋液中添加喜树叶和果的提取物，则可进一步提高木竹材的耐腐性[41]。单宁不仅具有一定的防腐性，还能提高铜、硼等抗菌成分在木材中的固着，提高这些抗菌剂的抗流失性。植物油作为一种疏水性物质可对木材进行封闭处理，提高木材的耐腐性，常用于腐朽菌危害中等等级的环境中，如古希腊人用橄榄油处理木桥[42]。大多数活性高的天然提取物由于提取成本高而难以广泛应用。

生物防腐作为一种可持续利用、可降解的防腐技术已成为替代对生态和环境有影响的化学防腐的途径之一。其中，利用某些对木竹材无降解作用的优势菌抑制腐朽菌的滋生也是木材防腐的途径之一。木霉属(Trichoderma)菌种能够在一定程度上抑制腐朽菌如Serpulalacrymans的生长，延长木材的使用寿命[43]。但是，生物防腐由于采用活生物，其生长受环境因素和木材中化学物质等的影响[44]，目前尚未发现有与化学药剂的防腐效果相当的合适菌种，但是这一技术尚在探索中。

1.2 木材防腐处理工艺

木材的多孔性使其能够采用多种方式注入防腐剂，如浸泡、涂刷、喷淋、真空加压等。不同的木材渗透性不同，不同生物危害等级中使用的木材载药量和渗入度要求也不同。浸泡、涂刷和喷淋只能使防腐剂进入木材表层，且分布不均匀；冷热法利用木材从热剂到冷剂产生的空气压力差吸收药剂，渗透效果优于直接浸渍法，但仍限于表面处理，适用于对防腐要求不高的木材处理[35]。大多数户外用木材在使用过程中可能会出现开裂，即使是非常小的开裂，也会加速腐朽菌对木材的降解。因此，木材防腐需要通过一定的方式使防腐剂均匀进入木材内部，达到要求的载药量和透入度[45]。

加压注入是最常用的木材防腐处理方式，在美国约90%以上的防腐木采用加压处理[1]。加压处理前抽真空能够排出木材中的空气，有利于防腐剂的进入。难渗透木材需要采用频压增加防腐剂处理的保持量和渗透深度。有些尺寸大或者难渗透的木材还需要先刻痕再处理，如枕木、桩木、电线杆等。扩散法对于新采伐木材或含水率高的木材处理效果好，如硼盐防腐剂。由于处理时间长，大规模处理较少，但在古建筑维护和木门窗、柱子等防腐处理中有应用，如“硼棒”常用于木结构中钻孔或接缝的地方[46-47]。

气相处理可以使药剂充分进入木材细胞壁，实现利用少量药剂达到高效防腐的目的。气相处理常被海关用于木材内部的菌虫处理，也用于使用中已被菌虫侵染的木材处理，这些处理药剂通常不与木材发生反应，药剂也很难留存与木材中，因此起到暂时的保护作用[48]。研究者也试图选择合适的药剂和气相处理方式，使药剂能留存于或者反应在木材上，实现长效防护，如气相硼处理、超临界二氧化碳处理载药处理等[49-50]，但这些方法尚未大规模应用。

引理 5 当9-点v关联4个三角形,且它的邻点均为3-点,则这4个三角形中如果有3个为穷的,第4个三角形一定为富的。

1.3 通过木材改性达到防腐效果

木材腐朽所需的条件有营养、水分、空气、温度等，对于大多数使用中的木材，营养和水分较易控制。利用防腐剂对腐朽菌的毒性改变木材营养以保护木材是最长效的方法。水分在木材腐朽中有着非常重要的作用，不仅仅因为它是腐朽菌必需的条件之一，而且水分变化造成的膨胀收缩和开裂变形是加速户外木材腐朽向深层次发展的重要因素。如果能保证木材中水分在20%以下或100%以上，木材就不易腐朽[35]。木材进行化学改性一方面可以改变腐朽菌赖以生存的营养物质，另一方面可改变木材的吸水吸湿性，达到减少木材含水量及因水分变化造成的开裂变形，从而有效保护木材。

Rowell[51]对改性木材的耐腐性进行了研究，认为木材细胞壁含水率的减少与防腐性能的提高有直接关系。高温热处理和乙酰化处理主要用于提高木材的尺寸稳定性，但在降低木材吸湿性的同时提高了木材耐腐性[52]。乙烯类单体是较早用于木材改性的方法，由于聚合后能填充细胞腔和细胞壁，减少水分的吸收，起到一定的防腐作用。化学交联如甲醛、环氧乙烷等处理也能在降低木材吸湿性的同时提高其耐久性。据报道，低分子量水溶性树脂如酚醛树脂(PF)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)等改性处理能提高木材的耐腐性。野外埋地2年后的耐久性测试发现，低分子量PF处理材的耐久性甚至高于ACQ-D处理材[53]；MF处理材在质量增加率小于10%时，其耐腐性高于欧洲落叶松的心材[54]；异氰酸酯类化合物也能对木材进行防腐改性处理[55]。

但是，改性处理材耐腐效果通常达不到高防腐等级要求。近年来,研究者在改性木材尺寸稳定性的同时引入了一些低毒的化学物质如杀菌剂等,以弥补单纯采用传统改性方法对某些有害生物防腐性差的不足，如将具有生物活性的单体注入木材，并在木材中原位聚合或者在木材中原位构建载药聚合物[56-57]。

2 竹材防腐

竹材的防腐药剂及其处理工艺主要借鉴木材防腐。竹材和木材主要化学成分相同，是腐朽菌寄生的最佳载体。不仅如此，竹材因含有较多的糖、淀粉、蛋白质等，更易遭受霉菌、变色菌和软腐菌的侵染，这些先驱菌种的活动改变了竹材表面的营养、pH值、渗透性等，有利于腐朽菌的生长和繁殖。竹材的天然耐久性与其种类、竹龄、采伐季节等有关。竹材不经任何处理在室内3个月白腐菌彩绒革盖菌(Coriolousversicolor)侵染试验后质量损失率达39.8%，经褐腐菌棉腐卧孔菌(Poriaplacenta)侵染后质量损失率高达41.5%[58]。陈利芳等[59]等研究了11种竹材的室内天然耐腐性发现天然耐久月数均不超过24个月。户外用竹材如不经过处理通常在4年左右就会腐朽，软腐菌和白腐菌对竹材的侵染多于褐腐菌，但褐腐菌造成的竹材力学强度下降更多。传统的竹材保护方法主要有流水浸泡法、烟熏法、热处理等，如厄瓜多尔人用酒精浸泡竹材达到防腐的目的，拉丁美洲曾用石灰包覆处理竹材以提高耐腐性，也有用单宁、煤油或柴油等处理竹材。

竹材防腐处理主要借鉴木材防腐剂，如CCA、ACQ和CA等[60-62]。ACQ和CA类防腐剂对竹材的抗菌性与CCA相当[63]。壳聚糖金属复合物能显著提高竹材对白腐菌和褐腐菌的抵抗力且药剂固着性好[64]。螯合蛋白铵铜硼盐防腐剂也可在一定程度上提高铜、硼在竹材内的固着性能和竹材耐腐性[65]。研究表明，霉变加速腐朽，霉变时间越长，腐朽质量损失率和力学强度下降越大[66]。因此，对于竹材来说，以抑制腐朽菌为主的木材防腐剂不适于处理竹材，如CCA、ACQ和CA等，其防霉效果不理想，难以满足户外用竹材的保护处理要求[67]。这些防腐剂要想应用于竹材处理，必须加强或加入防霉成分。

以竹集成材或重组竹等产品形式应用的竹材由于易腐朽的竹单元常受胶黏剂的包覆，其耐久性相对较强，因而其防腐性能未引起重视。但是，随着竹材工业向纵深发展，重组竹、平压和侧压竹地板及特色原竹产品已在户外的大量应用，从而出现了严重的腐朽和霉变问题，不仅大大缩短了竹产品的使用寿命，而且使最初的特色设计和外观形象大受影响。因此，竹集成材或重组竹防腐也像防霉防蛀一样开始引起人们的关注。魏万姝等[68]以酚醛树脂(PF)和异氰酸酯(MDI)为胶黏剂制备的竹刨花板，如竹刨花不进行防腐剂处理，制备的板材接种褐腐菌密粘褶菌(Gloeophyllumtrabeum)3个月后质量损失率达13%～17%，白腐菌彩绒革盖菌造成的质量损失达10%～12%，质量损失率明显小于原竹，而经过硼酸锌、铜唑、季胺铜和环烷酸铜处理的竹刨花板均可达到强耐腐等级。不同药剂防腐处理后的重组竹，在室内耐腐性测试中质量损失率也明显下降[69]。

竹材的处理多数借鉴木材防腐处理工艺，采用真空加压，但防腐剂在竹材中的渗透性远小于木材[60]。竹材纵向渗透性好，横向渗透性差，导致防腐剂渗透能力差且不均匀，可采用频压提高其渗透性。根据竹材的特点进行端部真空吸药或将刚砍伐的竹材一端浸渍在防腐剂中利用枝叶的蒸腾作用吸收防腐剂也是简单实用的处理工艺。将铜、硼、铵盐与动物蛋白复合生成蛋白铵铜硼盐螯合物，研究等离子和微波预处理对竹材吸药量的作用，发现等离子预处理使吸药量达到较高水平[70]。汤宜庄等[71]用硼、氟化合物和铜铬硼等防腐剂以冷热漕法和常温浸渍法处理毛竹，结果发现相同处理条件下夏采毛竹和冬采毛竹吸液量不同，不含铬的防腐剂夏采高于冬采，含铬则相反。随着竹集成材和重组竹的广泛应用，其防腐处理也受到了关注。竹集成材和重组竹的防腐途径有两种：一种是处理竹丝、竹片或竹纤维等竹单元，这些竹单元在制成竹板材过程中要经过热压甚至高温热处理等工序，温度一般在150℃左右甚至200℃以上，因此需要考虑防腐剂，尤其是有机杀菌剂的耐高温性和与胶黏剂的相容性；另一种是处理成品板，需要考虑如何使防腐剂进入成品板而又不影响其强度和表面性能。目前对成品板进行防腐处理的报道较少。杜海慧等[72]对慈竹重组竹采用浸渍和真空加压处理，发现后者载药量是前者的两倍多。

竹材的防腐效果不仅与药剂有关，还与处理工艺密切相关。竹材与木材结构不同，竹材没有横向的射线组织，其结构为20%的维管束分布于90%的薄壁组织中。这样的结构导致药剂渗透困难且分布不均匀，为腐朽菌的侵入留下缺口。因此，竹材的防腐处理不能照搬木材的防腐处理，需要针对竹材结构特点开发新的处理方式，如端部加压法等。

3 展 望

木材和竹材在户外的广泛应用加速了防腐技术的不断创新，世界各国环保意识的提升推动了新型低毒或无毒防腐剂的发展。但是，在木材防腐剂和防腐技术研发中仍有如下问题需要关注：

1)土壤和空气中的其他微生物如细菌、霉菌、变色菌等对木竹材腐朽的作用以及对防腐剂防腐效果的影响方面的研究较少，加强该领域的研究将对木竹材腐朽机理研究和长效复合防腐剂的开发具有重要作用。

2)防腐剂在水分、光照和温湿度变化等环境因素作用下自身的稳定性尚需进一步研究，为优化防腐剂配方奠定基础。

3)木竹材中的防腐剂释放特性和对腐朽菌的作用机理仍需进一步研究。

4)防腐剂在木竹材中的存在状态和固着方式对防腐效果有重要影响，借助于胶黏剂、螯合剂或其他高分子化合物固着防腐剂固然能提高其抗流失性，但药剂释放特性也可能会影响木竹材对腐朽菌的抵抗能力。通过有效成分自身的反应或与木竹材中的活性基团反应提高其固着性依然是解决防腐剂抗流失性的最佳途径。

5)竹材及其制品种类较多，如重组竹、竹展平板、竹片平压和侧压板等已广泛应用于室内外，原竹建筑也逐渐增多，这些材料的耐腐性能研究较少，缺乏相应的耐腐等级标准，需进一步完善和加强。

纵观国内外木竹防腐行业的发展，防腐剂的配方已经从以重金属元素为主迈向以非金属或有机杀菌剂为主，适应户外各种环境的非金属保护剂配方将成为未来木材防腐剂发展的方向。此外，以木竹材改性为主、防腐剂为辅的综合保护工艺，将成为解决户外用木竹材腐朽、开裂和虫蛀等问题的重要途径。

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A review on the development of wood and bamboo preservation

SUN Fangli1,2,PROSPER Nayebare Kakwara1,WU Huaping1,QIAN Jiajia1,YANG Xiushu1,RAO Jin1,GUO Ming1

(1.School of Engineering,Zhejiang Agriculture and Forestry University;2.National Engineering Research Center for Comprehensive Utilization of Wood Resources，Lin’an 311300，Zhejiang,China)

This paper expounds the present situation of wood and bamboo preservation from the aspects of the current preservatives and modification methods used to provide the necessary protection for wood and bamboo.It points out the development prospects and existing problems in the field of wood and bamboo preservation.Wood preservatives are still mainly based on copper and thus various methods have been developed to improve its fixation and decay resistance.The use of non-metallic formulations that contain boron salts,organic fungicides and natural extracts has become a new direction for research and application in most countries,with more attention focused on improving the leaching resistance of boron-based preservatives.Besides,wood modification continues to be a promising method in increasing its durability.Among all the wood preservative treatments,pressure treatment is the most popular method.Again,bamboo preservatives and processing technologies have gradually arisen to be placed higher on the priority list,special preservatives and treatments have been developed since wood and bamboo protection are indispensable parts of outdoor materials.Hence,research progress should be focused on the consideration of environmental impacts such as soil microbes,light,moisture,temperature and humidity fluctuation on decay and degradation of preservatives.In addition,the research on the distribution of preservative and mechanisms against decay fungi has played an important role in optimizing the fixation and effectiveness of the preservatives against decay fungi.

wood;bamboo;decay resistance;preservative；leaching resistance；chemical modification

S781.72

A

2096-1359(2017)05-0001-08

2017-02-02

2017-05-30

浙江省自然科学基金重点项目(Z14C160009)；国家自然科学基金(31470587)；国家级大学生创新创业训练计划(201510341019)。

孙芳利，女，教授，研究方向为木竹材的保护和化学改性。E-mail:sun-fangli@163.com