抗菌防霉腐纤维板的制备与性能研究
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摘 要：本研究采用两种新型的化学抗菌防霉剂，分别对木纤维进行抗菌防霉腐处理。对处理后的载药木纤维分别进行扫描电镜观察，并研究载药量对纤维板的的抗菌防腐和力学性能。结果表明，木纤维上成功载上抗菌防霉剂R-A-103和SR-O-M101。抗菌防霉效果随载药量的增加而明显提高。力学强度随载药量的提高而下降，抗菌效果和力学性能，采用载药量0.1 %的木纤维制备的纤维板综合性能较好。对比发现，SR-A-103抗菌防霉腐效果优于SR-O-M101。
关键词：纤维板；抗菌性；防霉腐性
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.040
微生物广泛存在于人们的生活周围空间并且拥有庞大的数量以及种类，由于其体积小重量轻等特征，可以随处飘散，随遇而安，只要满足其生存所需要的条件，就会大量繁殖，给我们的生活造成不利影响，带来各种疾病，影响我们的身体健康[1]。随着人们对微生物研究的深入，获得了对如何预防和抑制有害微生物的防治措施，其中抗菌防霉腐化学试剂的发现为人类控制有害微生物成为可能。
人造纤维板作为人类重要的木材代用品[2]，其在制作、运输以及使用过程中会被自然界中存在的各种微生物所附着、繁殖，不仅对人造板的机械性能，使用周期产生影响，并且一些病原菌的滋生还会对人体造成一些危害。将抗菌防霉腐化学试剂添加到木质纤维中，使原料具有抗菌防霉腐性能，利用此木纤维做成纤维制品。这样就使得如人造纤维板，家具纤维制品本身具备抗菌防霉腐性能，这种性能不仅是表面的抑菌性能，而是整个制品本身的性能，能够达到长效作用[3]。因此，可在医院、高级餐厅、以及一些高级制品中使用抗菌木质纤维制品，具有极大的发展空间。将抗菌防霉腐制剂添，在不影响人们的健康的条件下，添加到日常生活家居中且成为当今研究的一种趋势，也逐渐成为人们的研究热点。
作为木材的抗菌防腐剂，最常见的为重金属盐类[4-5]。但随着人们对纳米材料性能认识的深入，一些纳米级的金属粒子抗菌防霉腐性的研究也逐渐增多，也成为抗菌防腐研究的热点[6]。本文拟采用SR-A-103、SR-O-M101两种抗菌防霉腐化学试剂，对制作纤维板材的纤维进行处理。并选择典型的细菌和霉腐真菌检验其效果，并对成形的板材进行机械强度进行测定，以考察其添加量对其性能的影响。
1 实验
1.1 实验材料
SR-A-103、SR-O-M101、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉、白腐菌、褐腐菌、营养琼脂、马铃薯葡萄糖琼脂真菌培养基和木纤维等。
1.2 实验方法
1.2.1 培养基的制备
培养真菌用培养基：马铃薯葡萄糖琼脂真菌培养基；细菌固体培养基：营养琼脂。
1.2.2 菌悬液的制备与稀释
取活化好的待试微生物，置于含有玻璃珠和无菌生理盐水的锥形瓶内，振荡使得待试微生物分散均匀，按实验要求采用十倍稀释法进行稀释到适宜浓度，备用。
1.2.3 抗菌防霉腐木纤维的制备
（1）抗菌液的配制：分别称取适量SR-A-103和SR-O-M101溶于蒸馏水中，制成含药量一定的溶液。
（2）抗菌防霉木纤维的制备：根据浓度的需要称取一定量的绝干重木质纤维加入制备好的药剂溶液，充分搅拌均匀，在混合物的下部要避免有液体渗出，以免药液流失。随后将含药液的木质纤维于真空干燥箱内干燥至水分为8-10 %左右，密封于封口袋中，平衡水分，测定完水分后，待用。
1.2.4 抗菌防霉腐木纤维的表面形貌观察
使用荷兰FEI公司Quanta 200型扫描电子显微镜分别对含SR-A-103和SR-O-M101的木质纤维和对照样进行电镜扫描，观察SR-A-103和SR-O-M101在木质纤维上的存在状态。
1.2.5 板材的压制、性能测试
取添加有抗菌剂的绝干纤维100g进行施胶压板，采用压力喷胶法进行施胶，施胶度为12%，压板温度160℃，压力5MPa，热压时间4min，热压后木板长25cm，宽20cm，厚度4mm。按标准方法进行强度测定。
1.2.6 板材的抗菌防霉腐性能检测
将测定完机械强度的木板裁剪后，按抗菌防霉腐实验要求做成直径1cm左右的圆片，备用。
取适宜浓度的菌悬液0.1 ml于凝固好的固体平板培养基上，按无菌操作要求用玻璃涂棒涂布均匀，并放置含不同药剂的木板在培养皿中间，于37℃恒温培养箱中培养24-48 h，观察并测量抑菌圈大小，分别做两组平行实验进行对比。
2 结果与讨论
2.1 载药木纤维的SEM分析
图1为载药物和不载药物木纤维的扫描电镜图，可见木纤维表面有纹孔结构，总体比较光滑。载药处理后，表面存在颗粒状物质，分布比较均匀，证明了载药处理达到了预期目的。
2.2 载药纤维板的抗菌性能
图2和图3所示为载药纤维板对具有代表性的革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌的抑制效果，从图中可看出，用未载药的木纤维制备的纤维板周边都长满大肠杆菌或金黄色葡萄球菌，其抑菌圈直径为0。而载药木纤维所制备的纤维板周边均具有明显的抑菌圈，且随着载药量从0.1%增加至0.5%抑菌效果呈上升趋势。采用SR-A-103和SR-O-M101两种抗菌剂处理的木纤维所制备的纤维板具有优良的抑制细菌性能。
2.3 载药纤维板的防霉腐性能
人造纤维板在使用过程中极易滋生一些以木材纤维和木材中糖分为碳源的微生物，此类微生物主要有霉菌、白腐菌和褐腐菌。这些霉腐类微生物的滋生不但影响木材的机械性能，同时也会散发出一些霉腐微生物产生的一些难闻的味道，有些霉腐微生物还会产生一些色素，使人造板的颜色发生改变，降低其观赏性和使用价值。图4和图5分别给出了含SR-A-103和SR-O-M101纤维板对白腐菌、黑曲霉和褐腐菌抑制作用的效果。从图看出含SR-A-103和SR-O-M101的纤维板对三种典型的木腐菌具有明显的抑制作用。 2.4 载药纤维板力学性能分析
抗菌防霉腐药剂的加入，通常情况下会影响木质纤维间的结合强度，从而对所成的纤维板的机械和力学性能造成影响。随着载药量的增加，静曲强度、弹性模量和内结合强度都明显降低，说明抗菌防霉剂的载入对纤维板的机械性能有一定的影响特别是对内结合强度影响最尤明显。
图6中当SR-A-103的添加量为0.1 %时，其静曲强度与原木纤维相比还略有增加，分析原因可能少量的添加，药物可能渗入到木纤维间的缝隙中，起到填充作用，而使其静曲强度增加。由图7发现，当两种药剂的添加量均为0.1 %时，弹性模量变化幅度较小。由图8可以看出，当SR-O-M101添加量达到0.5 %是其内结合强度降到原纤维内结合强度的六分之一，变化较大。结合载药后抗菌防霉腐的效果，载药0.1 %是比较好的选择。对比发现，SR-A-103抗菌防霉腐效果优于SR-O-M101。
3 结论
采用两种抗菌防霉剂SR-A-103和SR-O-M101对纤维进行处理，获得载药后的纤维并压制成板，研究纤维载药量与班的抑菌防霉行及力学性能的关系，获得以下结论：
（1）SEM 观察证明木纤维上成功载上抗菌防霉剂R-A-103和SR-O-M101；
（2）抗菌防霉效果随载药量的增加而明显提高；
（3）力学强度随载药量的提高而下降，抗菌效果和力学性能，采用载药量0.1 %的木纤维制备的纤维板综合性能较好。对比发现，SR-A-103抗菌防霉腐效果优于SR-O-M101。
参考文献：
[1]周德庆主编.微生物学教程[S].北京：高等教育出版社，2010.
[2]华毓坤主编.人造板工艺学[S].北京：中国林业出版社，2002.
[3]林翔，李建章，毛安等.木塑复合材料应用与研究进展[J].木材加工机械，2008（01）：46-49.
[4]冯乃谦，严建华.银型无机抗菌剂的发展及其应用[J].材料导报，1998，12（04）：123.
[5]林爱红.纳米抗菌剂抑菌杀菌性能研究[J].使用预防医学，2003，10（02）：168-170.
[6]付超，张显权，王保华.中密度纤维板抗菌处理方法及抗菌效果[J].东北林业大学学报，2015.
基金资助：“十二五”农村领域国家科技计划课题（2012BAD24B0203）
作者简介：许士玉（1969-），男，山东菏泽人，博士，副教授，研究方向：生物质基抗菌材料。
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