木材防腐剂技术资料

木材防腐剂，防腐技术及防腐产品资料一．木材防腐剂介绍1．什么是木材防腐剂？2．木材防腐剂的基本要求3．影响木材防腐效果的因素4．防腐处理对木材使用性能的影响二．木材防腐处理工艺简介1．加压处理法1.满细胞法2.空细胞法3.半空细胞法2．常压处理法4.浸泡法5.扩散法6.热冷槽法7.熏蒸法三．木材防腐剂发展过程1．木材防腐使用初期2．CCA防腐剂限制使用3．新型防腐剂的出现和使用四．ACQ产品的产品特征1．ACQ产品配方2．ACQ的技术原理3．ACQ产品与CCA产品的配方区别4．ACQ产品与CCA产品的户外使用中的不同要求五．中国林业标准关于国内主要防腐剂类型及使用要求1．防腐剂使用环境分类2．主要木材防腐剂类型1.CCA2.ACQ3.ACC4.CC5.CA6.硼化物3．防腐木的载药量和透入度要求六．欧洲标准关于木材防腐剂类型及使用要求1．防腐剂使用环境分类2．主要木材防腐剂类型1.CCA(K33)2.ACQ(AC800)3.CX（CX-8）3．防腐木的载药量和透入度要求七．北美（美国AWPA）标准关于木材防腐剂类型及使用要求八．国内标准，欧洲标准及北美标准在防腐剂使用要求的对比说明九．防腐木使用的注意事项一.木材防腐剂介绍1)什么是木材防腐剂？木材防腐剂是一种化学药剂，在采用某种办法将它注入木材中后，可以增强木材抵抗菌腐、虫害、海生钻孔动物侵蚀等的作用。木材防腐剂的分类具体如下：木材防腐剂的分类有多种方法：(1)按防腐剂载体的性质可分为水载型(水溶性)防腐剂、有机溶剂（油载型、油溶性）防腐剂、油类防腐剂；(2)按防腐剂的组成可分为单一物质防腐剂与复合防腐剂，如防腐油属前者，而混合油属于后者，氟化钠属于前者，CCA属于后者；(3)按防腐剂的形态可分为固体防腐剂、液体防腐剂与气体防腐剂本文按最常用的第一种方法分类。木材防腐剂的分类见图1-1所示。油类防腐剂（防腐油、煤焦油、蒽油等）木材防腐剂有机溶剂（油载型、油溶性）防腐剂（包括五氯酚、环烷酸铜、8-羟基喹啉铜、百菌清等）含砷或铬的水载型防腐剂水载（水溶性）（如CCA、ACZA、ACC等）型防腐剂不含砷或铬的水载型防腐剂（如ACQ、CBA-A、CA-B、CC等）不含金属成分的无机硼类（如SBX）水载型防腐剂有机类（如AAC、CDDC等）图1-1木材防腐剂分类图2)木材防腐剂的基本要求一种好的木材防腐剂应当具备以下一些基本条件：(1)毒效大：木材防腐剂的效力主要是由其对有害生物的毒性决定的，就是说这种防腐剂必须对危害木材的各种昆虫、细菌或海洋钻孔类动物是有毒的，毒性越大，其防腐的效果就越强。(2)持久性与稳定性好：木材防腐剂应具有较为稳定的化学性质，它在注入木材后，在相当长的一段时间里，不易挥发，不易流失，持久地保持应有的毒性。(3)渗透性强：木材防腐剂必须是容易浸透入木材内部，并且有一定的透入深度。(4)安全性高：木材防腐剂对危害木材的各种菌虫要有较高的毒性，但同时它应当对人畜是低毒或无毒的，对环境不会造成污染或破坏。随着人类对环境与可持续发展的关心，一些曾经广泛使用但被证明会造成环境污染的防腐剂逐步为人们所淘汰，如汞、铅、砷类防腐剂。(5)腐蚀性低：由于在防腐处理过程中要使用各种金属容器作为设备，因此防腐剂对金属的腐蚀性是一个必须引起重视的问题。在各种防腐剂中有的是偏酸性，有的是偏碱性。酸性防腐剂对钢、铁具有较强的腐蚀性，碱性防腐剂对铝、铜等有色金属具有腐蚀性。因此防腐剂对各种金属的腐蚀性要小，偏于中性的比较理想。(6)对木材材性损害小：木材具有适当的力学强度，有良好的纹理和悦人的色泽。经防腐处理后，对木材的材性多少会造成一定的影响，但是以不影响其使用为度。如水载型防腐剂应当不影响木材的油漆性能，对木材的胀缩性影响小，建筑结构材不会影响其强度。(7)价格低、货源广：为了促进木材防腐工业的发展，木材防腐剂必须有充足的货源，而且原材料价格低，具有竞争力。完全符合上述各项条件，十全十美的木材防腐剂是很难做到的，人们只能根据木材的使用环境及使用要求，选择综合性能较好的防腐剂。3)影响木材防腐效果的因素木材防腐效果或功效的好坏，防腐木材的使用寿命的长短，与很多因素相关，主要包括1）木材、2）防腐剂、3）防腐处理、4）防腐木材的加工、安装与使用。（1）木材树种不同树种的木材，具有不同的处理性能，有些容易处理，有些不容易处理。木材的可处理性，是决定其是否适合作为防腐木材的一个因素。选择容易处理的木材树种，比较容易达到好的防腐效果。因此，防腐工业通常将木材分为易处理树种和难处理树种，虽然易处理树种和难处理树种都可以进行防腐处理，但它们的用途不同，防腐处理的要求也有差异。心材与边材前面已经谈过，木材心材和边材的可处理性，通常相差很大。比如南方松，边材容易处理，心材则难于处理。同样，欧洲赤松、樟子松的边材容易处理，心材则难于处理。而辐射松，边材容易处理，心材则较易处理。因此，心材与边材的比例多少，是决定其是否适合作为防腐木材的一个因素。为此，防腐工业通常将木材分为边材树种和心材树种，宽边材的木材称为边材树种，宽心材、窄边材的木材称为心材树种。如南方松、马尾松的边材较宽，属边材树种，欧洲赤松、樟子松、落叶松的边材较窄，属心材树种。虽然叫法不准确，但一些人习惯于将边材树种称为易处理树种，将心材树种称为难处理树种。纹理方向液体在木材纵向（即顺纹理方向）和横向（即横纹理方向）的渗透性相差很大，木材纵向的渗透性比横向要好很多。通常，针叶材的纵向的渗透性比横向大15-20倍，阔叶材的纵向的渗透性比横向大20-100倍。因此，在检验防腐木材中防腐剂的保持量和透入度时，应在木材长度方向的中部取样。如果不能在中部取样，则需在距木材端头一定距离处取样，有些国家规定此距离为45cm，有些国家规定为50cm，我国行业标准也规定此距离为50cm。如果在距离木材端头太近（小于50cm）的地方取样，则防腐剂的保持量和透入度检测结果，一般比其他位置高，不能真正反映整体木材中的防腐剂含量和分布。与标准指标比较时，容易产生差异。对于难处理树种木材，防腐处理前，经常进行刻痕，以增加防腐剂在木材中的渗透性。其原理，就是将防腐剂在木材中的横向渗透，改为纵向渗透，使木材的渗透性大大增加。(2)防腐剂木材防腐剂，大多为复式配方，即含有2种或多种有效成分，为的是使其具备抑制、抵抗、毒杀各种木材有害生物（包括腐朽菌、软腐菌、蛀虫、白蚁、海虫/海生钻孔虫等）的功能。木材防腐剂，一般由主剂和助剂组成。主剂是抵抗木材有害生物的有效成分，助剂的功能是增强主剂的溶解性、渗透性、抑制或减少主剂的腐蚀性、降低主剂对木材强度的负面影响等。每一个生产厂商的木材防腐剂产品，除在各个国家或地区的标准中，标明有效成分的组成和比例之外，还需在各国的有关部门（通常是环境保护部门或农药管理部门）注册登记，列明主剂和助剂的组成和比例，并经过认可的权威评价机构（非盈利机构，且不能是防腐剂的开发、生产、制造单位）的检验与评估，防腐功效及对木材强度的影响等指标合格后，方能上市销售。这也就是为什么同一类产品，如果有多个厂商生产，每一个生产厂商都需注册登记的原因之一。对于木材防腐剂产品来说，首先，每一种木材防腐剂产品，需满足相应的木材防腐剂标准要求，这是最基本的要求，也是达到相应的防腐效果必须具备的条件之一。任何改变防腐剂配方、改变防腐剂组分和比例的做法，都是不符合标准的。其次，每一种木材防腐剂产品，应符合其注册时提出的各种其他指标，如助剂组成与配比、pH值等等。这些指标，不同的生产厂商是不一样的。但这些指标，对防腐木材的防腐效果是有影响的，尤其是防腐剂在木材中的渗透性、对木材强度的降低程度等等。(3)防腐处理防腐处理的目的是采用适当的方法，将防腐剂均匀、深入地分布到木材之中，而且要达到一定的保持量，以使木材具有相当的防腐效果或功效。同时，防腐处理还要尽可能地避免或减少对木材机械强度/力学性质的影响。即使是一种高效防腐剂，但如果防腐处理不能使木材中防腐剂的透入度和保持量达到所需要的指标，防腐效果也会受到影响。因此，适宜的防腐处理工艺是达到木材防腐效果的重要保证之一。至于防腐处理的程度，则与使用用途相关，例如用于户外而且处于地面以上的木材，使用CCA防腐剂处理，有效成分（氧化铜、三氧化铬、五氧化二砷）的保持量需达到4.0kg/m3；使用ACQ防腐剂处理，有效成分（氧化铜、DDAC）的保持量也需达到4.0kg/m3；而使用CA（铜唑）防腐剂处理，则有效成分（铜、有机唑）的保持量需达到1.7kg/m3。但木材用于户外而且与地或水接触的场合，使用CCA或ACQ防腐剂处理，有效成分的保持量均要达到6.4kg/m3；使用CA（铜唑）防腐剂处理，则有效成分的保持量要达到3.3kg/m3。(4)加工、安装与使用防腐木材尽量不要进行机械加工，最好直接使用。换句话说，木材应尽量在防腐处理前进行锯、切、钻、刨等机械加工，然后再进行防腐处理。处理后，经过防腐剂固化、木材干燥后，直接使用。其目的，是防止机械加工造成木材内部未被防腐剂渗透的部分暴露出来。而未被防腐剂浸到的木材，是不具备防腐效果的，即使是耐腐性好的心材，也不具备抗白蚁和抗海虫性能。而且，即使木材内部已被防腐剂渗透，但由于木材内部的防腐剂保持量比木材外部低，防腐效果也会打折扣。因此，正确使用防腐木材，也是保证防腐木材功效的一个方面。更多详情参见“如何选择防腐木材”一章。4)防腐处理对木材使用性能的影响木材防腐处理有其优点，也有其缺点。如果防腐处理做的不好或不恰当，或防腐木材使用的场合不正确，则有些传统防腐剂及其防腐处理的木材会产生一些轻微危害。(1)木材强度防腐处理或多或少都会对木材的力学性质（木材强度）产生一些影响—导致木材强度损失，但影响的大小，与一系列因素有关，包括木材质量、尺寸、防腐前的预处理（尤其是木材含水率）、防腐处理工艺（压力高低、温度高低、时间长短等）、后处理、木材的二次干燥、防腐木材是否再加工以及使用环境等。通常，防腐木材作为承载结构材料使用时，需对原木材强度值进行调整，降低0-10%。当防腐木材作为非承载结构材料使用时，则防腐处理对木材强度，可忽略不计。但是，如果防腐剂、防腐处理工艺、木材加工等适当，则防腐处理导致的强度降低就很有限。一些木材防腐先进或发达国家，都对防腐处理工艺有具体要求，以防止或减少防腐剂（尤其是水载型防腐剂）处理导致的木材强度损失。如果使用普通不防腐的木材，在湿环境中使用，腐朽虫蛀导致的木材强度损失会更大。例如，当腐朽导致木材重量损失达到5-10%时，木材强度一般会降低20-80%。木材腐朽的危害，还在于初期腐朽很难察觉和检测出来，当观察到腐朽时，木材强度的损失往往已经超过10%。因此，从结构安全性的角度来说，使用防腐木材比使用普通（不防腐）木材的安全性更高。(2)油漆/涂饰防腐木材的油漆/涂饰性与所用木材防腐剂的种类相关。油溶性防腐剂克里苏油或防腐油处理的木材，油漆性很差，一般不能进行涂饰加工。如果非要油漆，也需将防腐油处理的木材风化1-2年后，再涂饰、油漆，而且一般只能使用油溶性、半透明的着色剂/染色剂。但另一方面，防腐油处理的木材，一般只用作铁路枕木和电杆等工业用途，不在人们生活的景观、视野之内，更不与人接触，因此也没有必要进行油漆、涂饰。对于水载型防腐剂处理的木材，只要防腐剂和防腐处理应用得当，则油漆、涂饰性不受影响。水载型防腐剂处理的木材，在很多情况下需要进行表面涂饰。其原因，一是水载型防腐剂处理木材多用于民用场合，或应用在人们生活的景观、视野之内，进行表面涂饰，可使木材更美观；二是表面涂饰可减轻木材的风化，使木材的美感保持更长时间。(3)腐蚀性木材对金属（连接件、紧固件等）的腐蚀性与木材含水率、温度、pH值、木材内含物（浸提物）以及使用环境（如盐分、污染物）等因素相关。木材本身对金属就有一定的腐蚀性，但由于普通（不防腐）木材多用于室内、干燥的环境条件下，因而不明显。与普通木材相比，防腐木材中的化学物质含量增加了，特别是防腐木材多用在环境条件恶劣的室外、潮湿的场合，因此其对金属的腐蚀性增