微酸性电解水预处理结合蜡质退火增强竹材疏水性、尺寸稳定性及防霉性能研究

为解决竹材因亲水性和易霉变导致应用受限的问题，研究人员采用微酸性电解水（SAEW）预处理结合石蜡/巴西棕榈蜡（PW/CW）和蜂蜡/巴西棕榈蜡（BW/CW）退火处理，显著提升了竹材的疏水性（接触角达125.03°）、尺寸稳定性（抗膨胀效率39.39%）和防霉性能（28天零霉变）。该研究为竹制品的环保改性提供了新策略。

　　

竹材作为一种可持续的天然资源，因其快速生长和高强度特性，被广泛应用于建筑和日用品领域。然而，竹材固有的亲水性（含大量纤维素、半纤维素和木质素）和丰富的淀粉等营养成分，使其在湿度高于75%的环境中极易滋生霉菌，导致变色、腐朽，严重制约了其大规模应用。传统防霉方法如高温碳化或化学药剂处理，存在效果不佳或环境污染等问题。因此，开发一种高效、环保的竹材改性技术成为研究热点。

针对这一挑战，中国林业科学研究院等机构的研究人员创新性地提出将微酸性电解水（SAEW）预处理与混合蜡退火工艺相结合的策略。SAEW作为一种绿色杀菌剂，其有效成分次氯酸（HClO）可破坏霉菌细胞膜；而天然蜡（如巴西棕榈蜡、蜂蜡）的低表面能特性可显著提升疏水性。通过系统优化工艺参数，该团队成功制备出兼具优异疏水性、机械强度和长效防霉性能的蜡质竹材，相关成果发表于《Industrial Crops and Products》。

关键技术方法
研究采用4年生毛竹条为原料，依次进行SAEW超声浸渍（60°C，2h）、混合蜡（PW/CW或BW/CW，质量比1:1）真空浸渍，并在25°C、55°C、70°C、85°C下退火处理2h。通过接触角测试、吸水率、体积膨胀率、弯曲性能（MOR/MOE）等评价性能，结合FTIR和SEM分析化学组成与微观形貌，并通过28天自然霉变实验验证防霉效果。

研究结果

3.1 蜡质增重率（WPG）
蜡质竹材的WPG随退火温度升高而降低，70°C时S-BW/CW竹材的WPG为12.8%，高于S-PW/CW（11.9%），表明蜂蜡与竹材组分相容性更佳。

3.2 表面接触角与表面能
70°C退火时，S-BW/CW竹材外层接触角达125.03°，表面能降至3.86 mN/m，较未处理组降低90%，疏水性显著提升。

3.3 吸水率与尺寸稳定性
S-BW/CW竹材在70°C退火后，192小时吸水率仅79.01%，抗膨胀效率达39.39%，远优于对照组（119.30%），证实蜡质填充有效阻隔水分渗透。

3.4 弯曲性能
70°C退火的S-BW/CW竹材弯曲模量（MOE）达10020.41 MPa，抗弯强度（MOR）为153.08 MPa，蜡膜重构增强了力学性能。

3.5 FTIR分析
FTIR谱显示SAEW处理未改变竹材与蜡质的化学键合，2922 cm^?1处-CH₂特征峰证实蜡质成功包覆。

3.6 微观形貌
SEM显示70°C退火后蜡质熔融形成连续光滑涂层，而85°C时蜡质蒸发导致涂层破损，与防霉性能下降一致。

3.7 防霉评价
28天霉变实验中，未处理竹材霉变等级达4级，而70°C退火的蜡质竹材无霉变；45天餐具刀实验中，处理组仍保持零感染，证实SAEW与蜡质的协同抑菌作用。

结论与意义
该研究通过SAEW预处理结合混合蜡退火工艺，构建了物理屏障（蜡质涂层）与化学抑菌（SAEW残留）的双重防霉体系，使竹材在70°C退火时达到最优综合性能。其创新性体现在：①首次将SAEW引入竹材防霉改性，拓展了绿色杀菌剂的应用场景；②阐明了退火温度对蜡质重构与性能的调控机制；③开发的竹制餐具防霉技术具备产业化潜力，为竹材在潮湿环境下的应用提供了科学依据。未来可进一步优化蜡质配比，探索该技术在竹建筑等领域的推广价值。