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項(xiàng)目成果/簡介:近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)通過深入解析生物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)，提出了一種利用生物質(zhì)天然納米結(jié)構(gòu)的全新的生物質(zhì)表面納米化策略，基于這種策略構(gòu)筑了一種可持續(xù)新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質(zhì)中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯(lián)從而構(gòu)筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運(yùn)用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學(xué)強(qiáng)度，且超越了實(shí)木材和傳統(tǒng)人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實(shí)木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質(zhì)材料的應(yīng)用范圍。另外，其還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結(jié)合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網(wǎng)絡(luò)緊密地結(jié)合一起形成高強(qiáng)度的致密結(jié)構(gòu)，而無需添加任何粘結(jié)劑。這種結(jié)構(gòu)特征帶來了高達(dá)170 MPa的各向同性抗彎強(qiáng)度和約10 GPa的彎曲模量，遠(yuǎn)超天然實(shí)木的力學(xué)強(qiáng)度。此外，新型人造木材還顯示出優(yōu)異的斷裂韌性，極限抗壓強(qiáng)度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環(huán)保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結(jié)劑，還具有遠(yuǎn)超樹脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能，因此具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 此外，這種由納米纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)也為制備木基納米復(fù)合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可以獲得導(dǎo)電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)，因此其具有比傳統(tǒng)聚合物/碳納米管復(fù)合材料更好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和更高電導(dǎo)率。基于這種智能人造木材的高導(dǎo)電性，它可以實(shí)現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應(yīng)用。這種智能人造木材表現(xiàn)出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節(jié)五號電池的電壓）實(shí)現(xiàn)自發(fā)熱，可在5分鐘內(nèi)升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發(fā)熱木材可有效地確保自加熱設(shè)備的安全性，同時減少能耗。 這項(xiàng)研究提出了一種生物質(zhì)顆粒表面納米化方法和策略，可用于構(gòu)筑全生物質(zhì)，不含任何粘結(jié)劑，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可復(fù)合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴(kuò)展到其他生物質(zhì)（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實(shí)現(xiàn)多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質(zhì)的可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料，將進(jìn)一步推動人造板行業(yè)向綠色、環(huán)保和低碳方向發(fā)展。

項(xiàng)目研究特點(diǎn)： 以我省豐富的生物資源，如劣質(zhì)早米，特別是失去食 （飼）用價值的黃化陳米、稻桿等富含淀粉或纖維素的生物質(zhì)廢棄物為主 要原料，采用獨(dú)特的、具有國際領(lǐng)先水平的液化技術(shù)，將黃化變質(zhì)早米在 常壓和液化劑水冷回流溫度下液化為高活性的生物多元醇，轉(zhuǎn)化率接近 100%。以生物多元醇為基本原料， 以多元有機(jī)酸為交聯(lián)劑， 成功研制了新 型無甲醛的木材膠粘劑。 技術(shù)性能指標(biāo) ：通過檢測該新型膠粘劑中為未檢出甲醛與游離苯酚，

本項(xiàng)目針對人工速生林木材密度小、強(qiáng)度低的特點(diǎn)，研究開發(fā)出木材化學(xué)改性與干燥一體化工藝技術(shù)及裝備。本技術(shù)能夠大幅度提高速生材性能，同時解決了常規(guī)木材改性技術(shù)中改性劑浸透困難、環(huán)保性差，改性材功能單一、尺寸小，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)要求等問題；解決了傳統(tǒng)木材改性技術(shù)工藝“先干燥-再浸漬處理-再二次干燥”的能耗高的問題。本項(xiàng)目技術(shù)獲國家發(fā)明專利授權(quán)2項(xiàng)，已在多家企業(yè)應(yīng)用。

項(xiàng)目簡介：本項(xiàng)目采用葡萄糖改性的單體聚合，制備含糖聚合物，與具有阻燃性能、防腐、殺菌等功效的試劑組合，制備出高效的多功能阻燃劑，與目前市場上的簡單無機(jī)阻燃劑相比，具有耐久性，高效性。本技術(shù)是在國外最新專利的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)后開發(fā)的，正在申報發(fā)明專利。改性高分子可以使得復(fù)配的其他助劑均勻分散，牢固結(jié)合在木材的表面，更加有效地浸入木材的表層，達(dá)到更好的效果。可用于板材、片材及復(fù)合材料。主要原料： 改性葡萄糖、環(huán)氧氯丙烷、丙烯酸酯、助劑、催化劑主要設(shè)備：普通反應(yīng)釜及相關(guān)的配套設(shè)備小試技術(shù)，可技術(shù)轉(zhuǎn)移及合作中試開發(fā)聯(lián)系人： 河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院 王家喜 13389075337

本項(xiàng)目采用來源豐富的天然可再生資源淀粉取代價格昂貴、日益枯竭的石油 單體，在酸解、氧化、接枝共聚多元復(fù)合改性的基礎(chǔ)上，優(yōu)選復(fù)合單體、采用交 聯(lián)改性、添加一系列的助劑并引入乳液聚合工藝制備出性能優(yōu)良、無甲醛游離的 環(huán)境友好型木材膠粘劑。項(xiàng)目累計申請發(fā)明專利 8 項(xiàng)(獲授權(quán) 6 項(xiàng))，并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 業(yè)化推廣和銷售。項(xiàng)目產(chǎn)品可有效解決甲醛殘留導(dǎo)致的室內(nèi)空氣污染問題，并顯 著降低木材膠粘劑的生產(chǎn)成本，促進(jìn)木材膠粘劑產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。 創(chuàng)新要點(diǎn) （1）通過多元復(fù)合改性提高淀粉所占比例最高可達(dá) 50%； （2）通過優(yōu)選復(fù)合單體和改進(jìn)工藝，產(chǎn)品達(dá)到了中高檔白乳膠的水平； （3）無甲醛源物質(zhì)添加，產(chǎn)品無游離甲醛存在； （4）生產(chǎn)工藝簡單易行，對原料和設(shè)備的要求較低。

【發(fā) 明 人】陳佩東；段金廒；嚴(yán)輝 【摘要】 本發(fā)明公開了一種用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法，它包括黃蜀葵粉末的制備，電輔加熱高速混合，除濕、造粒，擠出和加工成型等步驟。本發(fā)明提供的用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法，工藝設(shè)計合理，可操作性強(qiáng)，根據(jù)黃蜀葵的纖維特征和理化性質(zhì)，優(yōu)選出制備工藝，制備得到的塑木，強(qiáng)度高，握釘力強(qiáng)，并且木質(zhì)纖維含量高，抗沖擊強(qiáng)度高，環(huán)保性高，是一種優(yōu)良的塑木材料。并且本發(fā)明原料為中藥廢棄物，生產(chǎn)成本較低，原料中植物纖維長、含量高，可將廢棄資源回收再生化，產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度等物理性能提高，使用壽命延長，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

項(xiàng)目研究背景 ：目前，木材膠粘劑中三醛膠“脲醛膠、酚醛膠、三聚 氰氨縮甲醛”占 95%以上，三醛膠在生產(chǎn)中打多采用甲醛、苯酚、苯、二 甲苯、異氰酸酯等有毒有害充分為原料，成品的三醛木材膠粘劑含有醛的 殘留，如果工藝控制不當(dāng)，對環(huán)境和人體危害很大。 技術(shù)原理 ：本項(xiàng)目提供一種以生物質(zhì)為基料的無甲醛耐水木材膠粘劑 及其制備方法。主要是由下述重量配比的原料制成的粘合劑：生物質(zhì) 10-300 份，液化劑 50-100 份，交

本實(shí)用新型公開了一種利用循環(huán)流化床鍋爐煙氣余熱干燥廢木材的設(shè)備。廢木材含水率高會增加燃燒的成本，而循環(huán)流化床鍋爐的尾部煙氣經(jīng)常由于溫度偏高，影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時對爐后電除塵的安全運(yùn)行也構(gòu)成威脅，因此采取余熱干燥勢在必行。將煙氣余熱收集，根據(jù)小時產(chǎn)量濕物料的需要，采用煙氣直接加熱干燥廢木材的形式，達(dá)到要求。設(shè)備包括：刮板上料機(jī)、分流閥門、止風(fēng)閥、旋風(fēng)除塵器、空氣預(yù)熱器、省煤器、引風(fēng)機(jī)、布袋除塵器、異長徑比回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、全自動控制柜、輸出烘干物料封閉傳輸帶、煙氣溫度檢測儀。希望能對各大企業(yè)有所幫助，為大規(guī)模的廢木材循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電廠或者供熱公司回收余熱工藝推廣提供技術(shù)支持。

針對天然生漆成膜速度慢、成膜條件對溫濕度苛刻、耐老化性能差和脆性大的問題，以環(huán)氧生漆作為復(fù)合涂料基質(zhì)，將納米氧化鋁和纖維素納米纖維作為增強(qiáng)劑，采用共混法與表面化學(xué)改性等技術(shù)制備了兩種改性生漆納米復(fù)合涂料，大大提高了生漆耐老化性、耐紫外線性、防潮性和力學(xué)性能，改善其柔韌性。 對于納米氧化鋁復(fù)合涂膜，總體來說，加入適量的改性納米氧化鋁的確使漆酚的性能更加優(yōu)良，以達(dá)到保護(hù)木材表面的目的。在此次研究中，隨著漆膜中納米氧化鋁含量增加，復(fù)合涂膜的硬度和抗沖擊強(qiáng)度逐漸增加，同時漆膜的干燥時間越來越短，透光率逐漸減小，疏水性越來越強(qiáng)。但納米氧化鋁的量加入過多，則易在漆膜表面發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，反而會影響復(fù)合涂膜的性能，影響其對木材的保護(hù)作用。加入纖維素納米纖維有助于增強(qiáng)漆膜如抗沖擊強(qiáng)度、內(nèi)部致密性等部分性能，以達(dá)到有效防止木材表面劃傷、改善木材各向異性的目的；但 CNF 本質(zhì)較軟，加入過多會給復(fù)合涂膜帶來硬度降低等缺陷，這反而不利于復(fù)合涂膜保護(hù)木材表面。 分析生漆與改性漆和木材的結(jié)合機(jī)理，通過紫外老化實(shí)驗(yàn)，揭示改性漆的老化機(jī)制和對木材抗紫外老化的作用。復(fù)合涂膜宏觀表面透亮光滑，微觀表面平整，微觀截面呈層狀交織結(jié)構(gòu)，木材表面光澤度得到提升，木材紫外抗老化性能得到有效提升。納米氧化鋁復(fù)合膜隨納米氧化鋁含量的增加，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率減小，改性后隨著改性基含量的增加，木材表面磨損率逐漸降低，其中納米 氧化鋁改性后磨損率最低，耐磨性能最優(yōu)。納米纖維素復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著 CNF 含量的增加先增加后減小，涂敷納米纖維素復(fù)合膜后木材吸濕系數(shù)及吸濕尺寸變化率最低。 項(xiàng)目發(fā)表了研究論文“一種生物基納米復(fù)合膜的光譜學(xué)特性研究”，發(fā)明專利“一種基于生物酶預(yù)處理木質(zhì)材料的方法”和調(diào)查報告“改性生漆基納米復(fù)合涂料的制備及對木材性能影響的研究”。

隨著國家森林資源保護(hù)的進(jìn)一步深入，我國木材供給結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。目前，隨著完善天然林保護(hù)制度的要求，我國已全面停止天然林的商業(yè)性采伐。這導(dǎo)致木材資源的供需矛盾，使得未來我國國內(nèi)所能提供的原料由采伐天然林向采伐人工林的歷史性轉(zhuǎn)變。人工林木材主要包括杉木、松木、楊木、泡桐等，具有生長速度快、產(chǎn)量高、采伐周期短等特點(diǎn)。但是其材質(zhì)較差、密度及表面硬度低，其制品的尺寸穩(wěn)定性差、產(chǎn)品性能弱、附加值低。如何利用這些低質(zhì)速生材成為木材加工企業(yè)亟待解決的問題。 浙大團(tuán)隊(duì)能夠在保留木材年輪等結(jié)構(gòu)的條件下，使0.3-0.5密度的入工林木材（楊木、桐木等）強(qiáng)化至0.9-1.1以上（目前最高數(shù)據(jù)為1.67,但如何穩(wěn)定獲得產(chǎn)品還需進(jìn)一步研究），同時均勻地染色，添加所需要的香味。用純物理技術(shù)快速地讓速生木達(dá)到高端紅木的密度、強(qiáng)度、顏色、香味等各項(xiàng)特性。采用靜流體超高壓技術(shù)所生產(chǎn)的強(qiáng)化木是整體強(qiáng)化，強(qiáng)化后內(nèi)外強(qiáng)度均勻，并且二次切割加工不受限，另一方面使強(qiáng)化后的產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力極低，強(qiáng)化后不回彈，強(qiáng)化品質(zhì)極高。