复配防霉剂对中密度纤维板抗霉效力的研究

刘 媛，朱 芸，陈健波，宋贤冲

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁 530002；2.国营长虹机械厂，广西桂林 541003）

中密度纤维板（MDF）是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的密度在0.45～0.88 g/cm3的纤维板[1]。目前，我国中纤板产品的质量不断提高，已经从传统的家具用材向装修业、汽车工业、包装业等领域发展，我国MDF的生产总量及出口数量均居世界领先地位[2]。但是普通MDF在制板过程中，原料中的半纤维素、纤维素容易分解成低聚合度的糖类，有利于霉菌的滋生和繁殖，导致霉变[3]。我国南方地区高温高湿的气候环境容易造成MDF被微生物侵蚀，发生霉变，引起材料败坏[4]，导致资源浪费和经济损失。因此研制生产环保防霉纤维板是实现木质材料高效利用的重要措施之一。

目前，生产上对人造板产品的防霉处理，主要使用防霉抗菌剂进行化学防护处理[5]。目前应用最广泛的是水载型防腐剂，水载型防腐剂处理的木材约占总处理木材量的80%以上[6]。水载型防腐剂的最大优点是价格较低，原料充足。市场上主要的水载型防腐剂有硼类防腐剂、水载铬化砷酸铜（CCA）、氨溶季铵铜（ACQ）等[7]。虽然CCA处理材的抗流失性能和耐久性能较好，但是处理材含有铬和砷等金属物质，对人体健康和环境存在潜在的威胁，很多国家限制或禁用[8-10]。随着人们环境意识的增强，对环境安全要求越来越高，木材保护技术面临新的挑战，寻求低毒高效的新型防腐剂是目前国内外研究的热点。王国超等[3]采用6种防霉剂对MDF进行防霉处理，研究了MDF的防霉效力，这些药剂对霉菌有较强的毒杀作用，在木材防霉时效果显著。林峻峰[11]在防霉剂选择、优化热压工艺参数、防霉效果测试等方面进行了试验研究，探讨了压制防霉中纤板的优化热压工艺。方群等[12]用竹醋液处理中密度纤维板，研究其抑菌性及对MDF防霉和贴面性能影响。

本研究针对中密度纤维板霉变的问题开展研究，选取了6种杀菌剂，通过抑菌圈法筛选出能够有效抑制霉菌和变色菌生长的5种复配防霉剂[13]，这些防霉剂不含金属元素，杀菌剂用量低，抑菌作用明显，克服了采用木材保护剂CCA具有潜在的砷、铜等重金属离子污染的缺点。本试验采用木块试验法进行MDF室内防蓝变试验，对纤维板的防霉效力进行了检测，为研制生产环保防霉纤维板提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材：中密度纤维板由广西华峰林业股份有限公司生产，制成试样50 mm×20 mm×5 mm（长×宽×厚），供实验室试验使用。

试菌：选择4种试菌。霉菌3种：哈茨木霉（Trichoderma harzianum）、四孢脉孢霉（Neurospora tetrasperma）、深绿木霉（Trichoderma atroviride）；蓝变菌1种：松球壳孢（Sphaeropsis sapinea），均采用PDA培养基。霉菌菌种由采自南宁市广西华峰林业股份有限公司染菌的MDF分离纯化获得[14]；蓝变菌菌种由广西大学提供，从南宁地区马尾松中分离。

药剂：本试验共选用6种药剂（表1）。

表1 试验用药剂类型Tab.1 Chemicals of test

1.2 试验方法

1.2.1 药剂筛选

参照《中华人民共和国药典》附录XI A抗生素微生物检定法进行药剂筛选试验[15]，首先采用抑菌圈法进行防霉药剂初步筛选试验[16]，采用十字交叉法测量抑菌圈直径，通过抑菌圈直径大小比较不同配比、浓度的试剂抑菌性能，确定最优配比及极限浓度。初步筛选出以Me-TBZ、DDAC 2种配方为主剂，添加PPZ、TBZ为辅剂，乙醇胺、乙醇作为助溶的有机溶剂，混合复配的防霉剂显著提高了广谱性和抑菌能力。本试验设计5种不同浓度复合药剂配方[13]，拟采用木块试验法继续进行实验室防霉效力检测，参照国家标准GB/T 18621-2000《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》[17]进行。复配药剂5种，清水处理作对照，每个浓度试材6块，共144块（表2）。

表2 防霉剂复合药剂配方及浓度Tab.2 Pharmacy formula and concentration of compound mildew preventives

1.2.2 试菌的接种与培养

将4种供试菌株分别接种到PDA培养基上，放入电热恒温培养箱（相对湿度85%，温度28℃）培养1周，菌落成熟，制作菌丝孢子悬浮液。菌落长满平板后，移液枪注入适量无菌水，涂布棒搅动菌落表面，得到菌悬液，即菌丝片段和孢子的混合溶液，用移液枪将其转移到灭菌指形瓶中备用。

菌悬液注入PDA培养基的平板内（每皿0.5 mL），放入电热恒温培养箱（相对湿度85%，温度28℃）培养1周，供实验室侵染毒性试验使用。

1.2.3 试材药剂处理及侵染毒性试验

MDF标准试样在处理前逐一编号，称重。每个浓度处理6个试材。分别采用5种不同浓度复配药剂处理纤维板试材，试样浸渍处理采用冷浸法，浸渍时间3 min，对照试材采用蒸馏水浸泡。防霉剂防治效力评定及方法参照国家标准GB/T 18621-2000[17]进行。

试材载药量计算:Q=（M2-M1）×C/1 000V[18]。式中:Q代表试材的载药量（kg/m3）；M1、M2分别代表试材浸渍防霉剂前、后的质量（g）；C代表防霉剂总有效成分的质量分数（%）；V代表试样的体积（m3）。

2 结果与分析

2.1 不同复配药剂处理MDF试材吸药量

在5种复配药剂中浸泡3 min的试材，载药量大约为0.043～0.056 kg/m3，对照试验试材载药量为0.034 kg/m3（表3）。随着复配药剂浓度的增加，MDF试材载药量有减小趋势，药剂浓度对MDF试材的载药量影响不显著；复配药剂处理试材载药量明显高于蒸馏水处理对照试验，复配药剂提高了纤维板试材的渗透性。复配药剂添加了有机溶剂乙醇胺和乙醇，提高了活性成分在细胞间的扩散与渗透，增加MDF试材的载药量。MDF由木质纤维或其他植物纤维组成，吸附能力较强，因此复配药剂浓度变化对载药量影响较小。

表3 复配药剂处理MDF试材对霉菌试验结果Tab.3 Results of MDF treated with compound mildew preventives against fungi

2.2 对哈茨木霉的侵染毒性

纤维板试材分别用5种不同的复配药剂浸渍处理，哈茨木霉侵染28 d后显示，哈茨木霉属于易防治菌种（表3），5种不同浓度复配药剂处理的纤维板试材拮抗哈茨木霉的效果最佳，最低浓度复配药剂1处理的试材表现出很好的防治效果（图1A），表面基本无菌丝生长。试材平均被害值为0级，抗霉效力达100%，试块表面无霉斑变色。对照试验（蒸馏水处理）的纤维板试材平板培养后（图1B），试材表面长满菌落菌丝，覆盖面积超过75%，霉变程度4级，抗霉效力为0。

图1 不同药剂处理MDF试材对哈茨木霉抑菌效果Fig.1 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma harzianum fungi

2.3 对四孢脉孢霉的侵染毒性

5种复配药剂浸渍处理后的纤维板试材经四孢脉孢霉侵染28 d，结果显示5种复配药剂对四孢脉孢霉抗霉效果较好（表3），试材表面有少量菌落菌丝生长，试材被害值最高为1级，抗霉效力达80%以上（图2A）。复配浓度高低对四孢脉孢霉的抗霉效力影响不明显。对照试验的纤维板试材菌丝生长旺盛（图2B），霉变程度均达4级，抗霉效力为0。

2.4 对深绿木霉的侵染毒性

复配药剂浸渍处理纤维板试材后拮抗深绿木霉，霉菌毒性侵染28 d。结果显示，浓度最低的复配药剂1试样被害值达2级，抗霉效力为58%，浓度最高的复配药剂5试材被害值为1级，抗霉效力达到79%（图3A）。浓度高低对深绿木霉的抗霉效力影响比较明显，随着复配药剂浓度升高，试样抗霉效力提高。对照试验的纤维板试材霉变程度达4级（图3B），抗霉效力为0。

图2 不同药剂处理MDF试材对四孢脉孢霉抑菌效果Fig.2 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Neurospora tetrasperma fungi

图3 不同药剂处理MDF试材对深绿木霉抑菌效果Fig.3 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma atroviride fungi

2.5 对松球壳孢的侵染毒性

5种复配药剂浸渍处理纤维板试材后拮抗松球壳孢，蓝变菌毒性侵染28 d，低浓度复配药剂1对松球壳孢的抗霉效力为33%（表3），拮抗能力较差，随着浓度的提高，抗霉效力增强，复配2、4、5（图4A）处理的纤维板试材抗霉效力达75%以上，表面有少量松球壳孢深色菌丝，试材被害值为1级。松球壳孢对复配药剂抗药性较强，需较高浓度的复配药剂才能产生抑制作用，属于难防治菌种。对照试验的纤维板试材表面布满菌丝菌落（图4B），霉变程度达4级，抗霉效力为0。

图4 不同药剂处理MDF试材对松球壳孢抑菌效果Fig.4 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Sphaeropsis sapinea fungi

3 结论

5种复配药剂中浸泡3 min的试材，载药量大约为0.043～0.056 kg/m3，对照试验试材载药量为0.034 kg/m3。复配药剂浓度对MDF试材的载药量影响不显著,复配药剂处理试材载药量明显高于蒸馏水处理对照试验，复配药剂提高了MDF试材的渗透性。

浓度对4种变色菌的抑制效果有一定影响。在溶剂相同的条件下，高浓度的复配药剂比低浓度的复配药剂防治效力高。在复配防霉药剂检测试验中，采用质量分数0.01%～0.1%甲基硫菌灵，0.1%～1.0%丙环唑，0.1%～1.0%戊唑醇，5%～25%二癸基二甲基氯化铵，10%～25%乙醇胺和10%～25%乙醇为有机溶剂，余量为水，混合为MDF的防霉液。在实验室防治试验中，对霉菌与蓝变菌抗霉效力评价值可以达到0级或1级，抑制效果明显，复配的防霉剂具有高效广谱的特点。戊唑醇与丙环唑复配使用具有协同增效性，能够有效抑制多种真菌对木材造成的危害[19]。加入有机溶剂乙醇胺和乙醇，提高了防霉剂中活性成分在纤维板中的扩散与渗透，增加了防霉效果，也可以防止有效成分的流失。本实验的防霉剂，不含金属元素，杀菌剂用量低，高效广谱，克服了采用木材保护剂CCA具有潜在的砷、铜等重金属离子污染的缺点。在后续试验中，将研究如何在中纤板生产过程中，将防霉剂添加到胶液中，优化热压工艺参数，研制出防霉中密度纤维板。