一种纳米木聚糖基接枝共聚物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及木材防腐技术领域，尤其涉及一种纳米木聚糖基接枝共聚物及其制备方法和应用。
背景技术
木聚糖取自自然界植物等生物质，可以从玉米芯、麸皮、甘蔗渣、玉米秸秆、花生壳、棉籽壳等农林废弃物中提取得到。木聚糖具有一定的防腐作用，是一种天然生物防腐剂，是自然界中的一种丰富的再生资源，主要存在于自然界植物细胞的半纤维素中，占植物细胞干重的35％，是由木糖经β-1,4糖苷键连接而成的高分子物质。木聚糖本身具有抑菌性强、绿色无毒等特点，它有着传统木材防腐剂无可比拟的优势，原料范围广、无毒无害，并可自然降解，不会对人体及环境产生不利影响。
然而，目前木聚糖主要应用在制药、污水处理、造纸助剂、热塑性材料和食品添加剂等领域，在木质材料防腐方面没有得到广泛的应用。木聚糖与目前世界上使用最为广泛的木材防腐剂加铬砷酸铜防腐剂(CCA)和氨溶性季铵铜(ACQ)相比较来说，防腐防霉效果不是特别明显，稳定性比较差，不具备强力的杀菌性能和防腐性能，达不到新型生物质木材防腐剂的实际生产条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米木聚糖基接枝共聚物及其制备方法和应用，所制备的纳米木聚糖基接枝共聚物具有优异的木材杀菌和防腐性能，且稳定性强。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种纳米木聚糖基接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将木聚糖和碱液混合，将所得混合液与乙醇混合，沉淀后，得到纳米木聚糖；
将所述纳米木聚糖和第一部分第一引发剂混合，进行第一酯化反应，得到中间体；
将所述中间体与分散剂和催化剂混合，向所得混合物料中加入第二部分第一引发剂，进行第二酯化反应，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；
将所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体、有机溶剂和金属催化剂混合，进行接枝反应，得到纳米木聚糖基接枝共聚物。
优选的，所述第一引发剂为2-溴-2-甲基丙酰溴或2-溴代异丁酰溴；所述纳米木聚糖与第一部分第一引发剂的用量比为(1～2)g：(2～4)mL；
所述第一酯化反应的温度为20～40℃，时间为16～24h。
优选的，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶，所述中间体与催化剂的质量比为1.0:(1.5～4.5)。
优选的，所述中间体与第二部分第一引发剂的用量比为1g：(1.2～3.6)mL；
所述第二酯化反应的温度为室温，时间为24h。
优选的，所述第二引发剂为2-溴代异丁酸乙酯；所述配体为N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、二甲基甲酰胺或1,1,4,7,10,10-六甲基三乙烯四胺。
优选的，所述季铵盐单体包括二甲基二烯丙基氯化铵、四烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵；所述金属催化剂包括铜盐、钼盐、铬盐、铼盐、钌盐、铁盐、铑盐、镍盐或钯盐。
优选的，所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体和金属催化剂的用量比为(10～20)mg：(6～18)μL：(10～20)μL：(30～60)mL：(5.0～12)mg。
优选的，所述接枝反应的温度为60～90℃，时间为3～5h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米木聚糖基接枝共聚物。
本发明提供了上述技术方案所述纳米木聚糖基接枝共聚物在木材防腐领域中的应用。
本发明提供了一种纳米木聚糖基接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：将木聚糖和碱液混合，将所得混合液与乙醇混合，沉淀后，得到纳米木聚糖；将所述纳米木聚糖和第一部分第一引发剂混合，进行第一酯化反应，得到中间体；将所述中间体与分散剂和催化剂混合，向所得混合物料中加入第二部分第一引发剂，进行第二酯化反应，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；将所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体、有机溶剂和金属催化剂混合，进行接枝反应，得到纳米木聚糖基接枝共聚物。
本发明以实现农林废弃物中的木聚糖高值化利用为出发点，先以木聚糖为原料制备纳米木聚糖，然后结合纳米木聚糖本身所具备的空间结构，通过ATRP“从主链接枝法”将季铵盐单体接枝到纳米木聚糖上制备纳米木聚糖基接枝共聚物，能够实现均相和非均相体系下对木聚糖基接枝共聚物的结构调控(可以将一种季铵盐单体接枝到纳米木聚糖上，也可以将两种季铵盐单体同时接枝到纳米木聚糖上，形成多支化纳米木聚基接枝共聚物)，成功制备了具有纳米木聚糖基的原位增强复合物，即通过化学修饰改性将具有良好杀菌性能的季铵基接枝到纳米木聚糖主链上的羟基，制备的纳米木聚糖基接枝共聚物防腐防霉效果好；而且季铵盐单体一般在常温下十分稳定，不易水解，通过聚合反应将季铵盐单体接枝到纳米木聚糖上，修饰改性后的纳米木聚糖稳定性好。
本发明先在纳米木聚糖骨架上引入引发点，然后将可聚合性功能性季铵盐单体通过引发点聚合形成聚合物侧链，在纳米木聚糖的羟基上引入永久带正电荷的季铵盐基团，实现纳米木聚糖的增强增韧，可以显著提高纳米木聚糖基接枝共聚物的正电荷密度，增强纳米木聚糖基接枝共聚物的抑菌性，使纳米木聚糖基接枝共聚物具备强力的杀菌性能和防腐性能。
本发明制备的纳米木聚糖基接枝共聚物能够赋予纳米木聚糖更广泛的应用领域，所制备的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物可以作为天然生物防腐剂对木材进行防腐处理，将对有效地利用天然再生资源、减少环境污染具有重要意义，并为工业化利用农林废弃物等植物资源开创新思路，具有显著的社会经济效益。
附图说明
图1为应用例中木材被彩绒革盖菌侵蚀后在不同倍率下的SEM照片；
图2为采用质量分数为5％的纳米木聚糖处理后木材试样在不同倍率下的SEM照片；
图3为采用质量分数为5％的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物处理后木材试样在不同倍率下的SEM照片。
具体实施方式
本发明提供了一种纳米木聚糖基接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将木聚糖和碱液混合，将所得混合液与乙醇混合，沉淀后，得到纳米木聚糖；
将所述纳米木聚糖和第一部分第一引发剂混合，进行第一酯化反应，得到中间体；
将所述中间体与分散剂和催化剂混合，向所得混合物料中加入第二部分第一引发剂，进行第二酯化反应，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；
将所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体、有机溶剂和金属催化剂混合，进行接枝反应，得到纳米木聚糖基接枝共聚物。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将木聚糖和碱液混合，将所得混合液与乙醇混合，沉淀后，得到纳米木聚糖。本发明对所述木聚糖没有特殊的限定，采用本领域熟知的市售商品即可。在本发明中，所述碱液优选包括氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，所述碱液的质量浓度优选为5～15％，更优选为8～12％。本发明对所述碱液与木聚糖的用量比没有特殊的限定，能够将木聚糖完全溶解即可。在本发明中，所述木聚糖和碱液混合的温度优选为50～70℃，更优选为60℃，本发明利用碱液溶解木聚糖，而且在溶解过程中，随着温度的升高，木聚糖会发生剧烈的溶胀现象，不断地降解、断裂，从而得到分散性较好、尺寸小、分子量较小的纳米木聚糖。
将混合液与乙醇混合前，本发明优选采用稀硫酸调节混合液的pH值至5～6，所述稀硫酸的质量浓度优选为5～15％，更优选为10％。本发明通过稀硫酸除去木聚糖中的杂质并调节至沉淀的pH值。
在本发明中，所述混合液与乙醇的体积比优选为1：(3～5)，更优选为1:4。
沉淀完成后，本发明优选将所得产物体系依次进行抽滤和冷冻干燥，得到纳米木聚糖。在本发明中，所述纳米木聚糖的粒径优选为32.48～77.35nm，更优选为35～60nm，进一步优选为45～50nm。
得到纳米木聚糖后，本发明将所述纳米木聚糖和第一部分第一引发剂混合，进行第一酯化反应，得到中间体。在本发明中，所述第一引发剂优选为2-溴-2-甲基丙酰溴或2-溴代异丁酰溴；所述纳米木聚糖与第一部分第一引发剂的用量比优选为(1～2)g：(2～4)mL，更优选为(1.2～1.8)g：(2.5～3.5)mL，进一步优选为1.5g：3mL。本发明对所述纳米木聚糖与第一部分第一引发剂混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将原料混合均匀即可；本发明对所述混合所用容器没有特殊的限定，本领域熟知的容器均可；在本发明的实施例中，优选将纳米木聚糖盛装于培养皿中，将第一引发剂置于层析缸中，通过将培养皿置于层析缸中完成所述混合。
在本发明中，所述第一酯化反应优选在避光条件下进行，所述第一酯化反应的温度优选为20～40℃，更优选为25～35℃，时间优选为16～24h，更优选为18～20h。
在所述第一酯化反应过程中，纳米木聚糖中的羟基被引发剂中的2-溴代异丁酸官能团取代。
完成所述第一酯化反应后，本发明优选将所得产物体系依次用蒸馏水、乙醇、二氯甲烷和正己烷进行洗涤，然后在30～50℃真空烘箱中干燥至恒重，得到中间体。本发明对所述洗涤的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到中间体后，本发明将所述中间体与分散剂和催化剂混合，向所得混合物料中加入第二部分第一引发剂，进行第二酯化反应，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子。在本发明中，所述分散剂优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，所述中间体与分散剂的用量比优选为1.0g：100mL。在本发明中，所述催化剂优选为4-二甲氨基吡啶(DMAP)，所述中间体与催化剂的质量比优选为1.0:(1.5～4.5)，更优选为1.0:(2.0～4.0)，进一步优选为1:3。
在本发明中，所述中间体、分散剂和催化剂混合的过程优选为先将所述中间体与分散剂混合，超声10min后，向所得分散液中加入催化剂。本发明对所述超声的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述中间体与第二部分第一引发剂的用量比优选为1g：(1.2～3.6)mL，更优选为1g：(1.5～3.0)mL，进一步优选为1g：2.5mL。本发明优选将所得混合物料在冰水浴中冷却至0℃后，再逐滴加入第二部分第一引发剂。本发明对所述逐滴加入的具体速率没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述第二酯化反应的温度优选为室温，时间优选为24h。在本发明中，第一酯化反应后所得中间体中仅有少量羟基被2-溴代异丁酸官能团取代，本发明通过第二酯化反应对中间体继续酯化，得到具有高密度引发点的纳米木聚糖基ATRP引发剂分子，从而可以明显提高接枝共聚物的接枝效率，提高后续聚合反应的反应活性。
本发明利用纳米木聚糖中的羟基官能团通过酯化反应可以制备出具有不同引发点密度的纳米木聚糖基ATRP大分子引发剂，通过调节纳米木聚糖中的羟基(-OH)和2-溴代异丁酸官能团之间的进料比可以得到具有不同引发点含量的纳米木聚糖ATRP大分子引发剂，纳米木聚糖ATRP大分子引发剂的引发点密度的提高有利于纳米木聚糖基接枝共聚物分子量的增加。
完成所述第二酯化反应后，本发明优选将所得反应混合液倒入过量饱和碳酸氢钠溶液中，过滤收集沉淀，然后将所得沉淀依次采用乙醇、二氯甲烷和正己烷进行洗涤，再将所得沉淀真空干燥至恒重，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子。本发明对所述过滤收集沉淀、洗涤和真空干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子后，本发明将所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体、有机溶剂和金属催化剂混合，进行接枝反应，得到纳米木聚糖基接枝共聚物。在本发明中，所述第二引发剂优选为2-溴代异丁酸乙酯；所述配体优选为N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、二甲基甲酰胺或1,1,4,7,10,10-六甲基三乙烯四胺。本发明利用第二引发剂作为“牺牲”引发剂，实现从纳米木聚糖表面接枝季铵盐单体侧链的可控性，产生足够的自由基浓度从而实现ATRP聚合过程的可控性。本发明利用配体与金属催化剂的金属离子生成络合物，从而使得金属离子溶于有机溶剂中。
在本发明中，所述季铵盐单体优选包括二甲基二烯丙基氯化铵、四烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵；所述金属催化剂优选包括铜盐、钼盐、铬盐、铼盐、钌盐、铁盐、铑盐、镍盐或钯盐；所述铜盐优选为碘化亚铜或溴化亚铜；本发明对所述钼盐、铬盐、铼盐、钌盐、铁盐、铑盐、镍盐或钯盐的具体种类没有特殊的限定，本领域熟知的ATRP催化剂均可。
在本发明中，所述有机溶剂优选为无水四氢呋喃(THF)和N,N-二甲甲酰胺(DMF)，所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、无水四氢呋喃和N,N-二甲甲酰胺的用量比优选为(10～20)mg：(5～15)mL：(0.5～3)mL。
在本发明中，所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体和金属催化剂的用量比优选为(10～20)mg：(6～18)μL：(10～20)μL：(30～60)mL：(5.0～12)mg，更优选为15mg：(10～15)μL：15μL：(40～50)mL：(6～10)mg，进一步优选为15mg：12μL：15μL：45mL：8mg。
在本发明中，所述纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体、季铵盐单体、有机溶剂和金属催化剂混合的过程优选为先将纳米木聚糖基ATRP引发剂分子、第二引发剂、配体和季铵盐单体溶解于有机溶剂，将所得混合物料依次进行冷冻-抽真空-充氮的循环过程(循环2～3次)，然后向所得混合物中加入金属催化剂，再将所得混合物进行一次冷冻-抽真空-充氮循环过程，得到混合反应物料。本发明对所述冷冻-抽真空-充氮的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。本发明通过冷冻-抽真空-充氮的过程除去反应体系中的氧气，避免氧化体系中的自由基。
在本发明中，所述接枝反应优选在油浴中进行，所述接枝反应的温度优选为60～90℃，更优选为65～80℃，进一步优选为70～75℃，时间优选为3～5h，更优选为3.5～4.5h。在所述接枝反应过程中，纳米木聚糖基ATRP引发剂分子作为引发剂，通过SI-ATRP法将季铵盐单体侧链接枝到纳米木聚糖上。
完成所述接枝反应后，本发明优选将所得反应产物体系过柱，然后利用冷甲醇作为沉淀剂进行多次沉淀，干燥后得到纳米木聚糖基接枝共聚物。在本发明中，所述过柱所用柱优选为中性Al2O3柱，本发明通过过柱除去金属催化剂。本发明对所述过柱、多次沉淀和干燥的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米木聚糖基接枝共聚物。
本发明提供了上述技术方案所述纳米木聚糖基接枝共聚物在木材防腐领域中的应用。本发明对所述应用的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行应用即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按照以下合成过程制备纳米木聚糖基接枝共聚物：
将1g木聚糖加入到100mL质量浓度为5％的NaOH溶液中，在50℃溶解，用质量浓度为15％的稀硫酸调节pH值至5，加入三倍体积的无水乙醇沉淀，抽滤后进行冷冻干燥，得到纳米木聚糖，制备的纳米木聚糖的粒径为77.35nm；
将1g纳米木聚糖放入50mm培养皿中，然后将该培养皿放入含有2mL2-溴代异丁酰溴的层析缸中，20℃条件下避光放置16h，进行第一酯化反应，反应结束后分别用蒸馏水、乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤所得反应混合物，并在30℃真空烘箱中干燥至恒重，得到中间体；
将1.0g中间体分散于100mL DMF中，超声分散10min后加入DMAP(1.5g)，然后在冰水浴中冷却至0℃后，逐滴加入2-溴代异丁酰溴(1.2mL)，室温下继续搅拌进行第二酯化反应24h，最后将反应混合液倒入过量的饱和碳酸氢钠溶液中，过滤收集沉淀，并用乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤上述沉淀，真空干燥至恒重，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；
将纳米木聚糖ATRP引发剂分子(10mg)，2-溴代异丁酸乙酯(6μL)，配体N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)(10μL)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC(30mL))置于苏伦克瓶中，再加入5mL无水四氢呋喃(THF)和1mLN,N-二甲甲酰胺(DMF，)待溶解完全后，经过三个(冷冻-抽真空-充氮)循环过程后，将8mg CuBr加入到上述苏伦克瓶中，再经过一次冷冻-抽真空-充氮循环后，将其放入60℃油浴中，进行接枝反应5h；反应结束后，通过中性Al2O3柱除去铜催化剂，利用冷甲醇作为沉淀剂，多次沉淀，干燥后得到纳米木聚糖接枝二甲基二烯丙基氯化铵共聚物。
实施例2
将1g木聚糖加入10％NaOH溶液100mL，在60℃溶解，用质量浓度为10％的稀硫酸调节pH值至5.5，加入四倍体积的无水乙醇沉淀，抽滤后进行冷冻干燥，得到纳米木聚糖，制备的纳米木聚糖的粒径为45.99nm；
将1.5g纳米木聚糖放入50mm的培养皿中，然后将该培养皿放入含有3mL 2-溴-2-甲基丙酰溴的层析缸中，30℃条件下避光放置20h，进行第一酯化反应，反应结束后分别用蒸馏水、乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤所得反应混合物，并在40℃真空烘箱中干燥至恒重，得到中间体；
将1.0g中间体分散于100mL DMF中，超声分散10min后加入DMAP(3g)，然后在冰水浴中冷却至0℃后，逐滴加入2-溴-2-甲基丙酰溴(2.4mL)，室温下继续搅拌进行第二酯化反应24h，最后将反应混合液倒入大量的饱和碳酸氢钠溶液中，过滤收集沉淀，并用乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤上述沉淀，真空干燥至恒重，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；
将纳米木聚糖基ATRP引发剂分子(15mg)、2-溴代异丁酸乙酯(12μL)，配体N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)(15μL)和单体四烯丙基氯化铵(TAAC(45mL))置于苏伦克瓶中，再加入10mL无水四氢呋喃(THF)和2mLN,N-二甲甲酰胺(DMF)，待溶解完全后，经过三个(冷冻-抽真空-充氮)循环过程后，将10mg CuBr加入到上述苏伦克瓶中，再经过一次冷冻-抽真空-充氮循环后，将其放入75℃油浴中，进行接枝反应3.5h；反应结束后，通过中性Al2O3柱除去铜催化剂，利用冷甲醇作为沉淀剂，多次沉淀，干燥后得到纳米木聚糖接枝四烯丙基氯化铵共聚物。
实施例3
将1g木聚糖加入15％NaOH溶液100mL，在70℃溶解，用质量浓度为5％的稀硫酸调节pH值至6，加入五倍体积的无水乙醇沉淀，抽滤后进行冷冻干燥，得到纳米木聚糖，制备的纳米木聚糖的粒径为32.48nm；
将2.0g纳米木聚糖放入50mm的培养皿中，然后将该培养皿放入含有4mL溴代异丁酰溴的层析缸中，40℃条件下避光放置24h，进行第一酯化反应，反应结束后分别用蒸馏水、乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤所得反应混合物，并在50℃真空烘箱中干燥至恒重，得到中间体；
取所述中间体1.0g分散于100m L DMF中，超声分散10min后加入DMAP(4.5g)，然后在冰水浴中冷却至0℃后，逐滴加入2-溴代异丁酰溴(3.6mL)，室温下继续搅拌进行第二酯化反应24h，最后将反应混合液倒入过量的饱和碳酸氢钠溶液中，过滤收集沉淀，并用乙醇、二氯甲烷和正己烷依次洗涤上述沉淀，真空干燥至恒重，得到纳米木聚糖基ATRP引发剂分子；
将纳米木聚糖基ATRP引发剂分子(20mg)、2-溴代异丁酸乙酯(18μL)、配体N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)(20μL)和单体烯丙基三甲基氯化铵(60mL)置于苏伦克瓶中，再加入15mL无水四氢呋喃(THF)和3mLN,N-二甲甲酰胺(DMF)，待溶解完全后，经过三个(冷冻-抽真空-充氮)循环过程后将12mg CuBr加入到上述苏伦克瓶中，再经过一次冷冻-抽真空-充氮循环后，将其放入90℃油浴中，进行接枝反应3h，反应结束后，通过中性Al2O3柱除去铜催化剂，利用冷甲醇作为沉淀剂，多次沉淀，干燥后得到纳米木聚糖接枝季铵盐单体烯丙基三甲基氯化铵。
应用例
将实施例1制备的纳米木聚糖和纳米木聚糖基接枝共聚物用于木材防腐，分别将实施例1制备的纳米木聚糖和纳米木聚糖基接枝共聚物与水混合，配制成质量分数为5％的纳米木聚糖防腐液和纳米木聚糖基接枝共聚物防腐液，具体方法为：
1.木材防腐处理：
将杨木板材锯割成20mm×20mm×20mm的试样，烘箱中105℃下烘至绝干，分别称量并记录侵蚀前的绝干质量W1，常温常压下，将侵蚀前的绝干试样分别放入质量分数为5％的纳米木聚糖防腐液和质量分数为5％的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物防腐液中，浸泡24h，备用。
2.河沙锯屑培养基的制备与菌种接种培养：
河沙锯屑培养基的制备：取新鲜马铃薯洗净，去皮，切成大小约为1～3cm的小块，称200g，放入1000mL水中煮沸30min，用四层纱布过滤，加入20g葡萄糖，充分溶解后，所得溶液为麦芽糖液。准备500mL锥形瓶，分别向瓶中加入150g洗净的河沙(40目)、1g红糖、8.5g玉米粉、15g杨木锯屑(20～30目)，用玻璃棒搅拌均匀，在培养基中放入杨木饲木块，接着向瓶中倒入100mL麦芽糖液，瓶口塞上脱脂棉并用牛皮纸包裹，在立式蒸汽灭菌器(121℃)灭菌1h，放入无菌操作台，得到河沙锯屑培养基，等待进行彩绒革盖菌的接种。
菌种接种培养：在无菌操作台上打开锥形瓶，先用酒精灯灼烧锥形瓶瓶口部位、彩绒革盖菌试管部位以及接种环。然后用接种环在彩绒革盖菌中取出一小块，放入河沙锯屑培养基中，用棉塞和牛皮纸密封，放入细菌培养箱中培养15d。15d后，彩绒革盖菌长满锥形瓶，用紫外光灯对超净工作台灭菌10min，打开台风，用75％酒精将锥形瓶擦洗消毒后，备用。
3.木材防腐试验
按照LY/T 1283-2011《木材防腐剂对腐朽菌毒性试验室试验方法》进行木材防腐试验，将步骤1中采用不同防腐液处理过的木材试样在真空罐中相对真空度为-0.09MPa的条件下真空浸渍处理30分钟，真空浸渍处理后，将所得木材试样放入步骤2中长满彩绒革盖菌的锥形瓶中，每瓶中放入3块木材试样，然后将锥形瓶置于BSC250型恒温恒湿箱，调节温度和相对湿度，培养12周后，检测，同时以素材试样(未经防腐液处理的木材试样)作为对比。
4.性能检测
1)失重率
按照步骤3，待木材试样(包括素材试样和经过防腐液处理的木材试样)被彩绒革盖菌侵蚀12周后，取出并剥去表面菌丝，105℃烘至绝干，称重记录侵蚀后的木材试样的绝干质量W2，按照公式1计算其质量损失率，结果列于表1：
式中：WLR-试样重量损失率，％；W1-试样侵蚀前的绝干质量，g；W2-试样侵蚀后的绝干质量，g。
表1不同处理的木材试样经侵蚀后的失重率数据
表1中，1、2和3代表素材试样，即未经防腐液处理的木材试样，4、5和6代表被质量分数为5％的纳米木聚糖防腐液处理过的木材试样，7、8和9代表被质量分数为5％的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物防腐液处理过的木材试样。由表1可知，与素材相比，经过防腐液处理过的木材试样的平均失重率明显下降，而且，经过纳米木聚糖季铵基接枝共聚物防腐液处理过的木材试样的平均失重率明显低于经过纳米木聚糖防腐液处理过的木材试样，说明纳米木聚糖季铵基接枝共聚物的防腐效果优于纳米木聚糖。
2)SEM观察：试样统一在距离木块边缘处6mm取样，将侵蚀试样在40℃下鼓风干燥后，沿弦向切成薄片，观察其微观形貌。
图1～3为将杨木木材经彩绒革盖菌腐朽后试样的SEM照片，其中，图1为杨木木材被彩绒革盖菌侵蚀后在不同倍率下的SEM照片，图2为采用质量分数为5％的纳米木聚糖处理后木材试样在不同倍率下的SEM照片，图3为采用质量分数为5％的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物处理后木材试样在不同倍率下的SEM照片，图中已标记出部分菌丝。
从图1中的(a)和(b)可以看出，杨木木材在经过彩绒革盖菌的侵蚀后，受试木材的细胞结构几乎被破坏，细胞界限不清，表面较为粗糙，并且细胞腔内布满菌丝，细胞之间的空隙几乎被菌丝填满。
从图2中的(a)和(b)可以看出，当用质量分数为5％的纳米木聚糖处理木材后，依旧能观察到大量菌丝存在，但相较而言，菌丝的数量要少于用素材被侵蚀后处理的木材，但是细胞结构的完整度不好，能看出细胞结构被破坏严重，细胞界限不清晰。
从图3中的(a)和(b)可以看出，当用质量分数为5％的纳米木聚糖季铵基接枝共聚物处理后，几乎观察不到菌丝的存在，细胞结构更加完整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
