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項目成果/簡介:近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續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，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運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強度，且超越了實木材和傳統人造板。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，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優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絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復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絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現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準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

項目研究特點： 以我省豐富的生物資源，如劣質早米，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廢棄物為主 要原料，采用獨特的、具有國際領先水平的液化技術，將黃化變質早米在 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，轉化率接近 100%。以生物多元醇為基本原料， 以多元有機酸為交聯劑， 成功研制了新 型無甲醛的木材膠粘劑。 技術性能指標 ：通過檢測該新型膠粘劑中為未檢出甲醛與游離苯酚，

本項目針對人工速生林木材密度小、強度低的特點，研究開發出木材化學改性與干燥一體化工藝技術及裝備。本技術能夠大幅度提高速生材性能，同時解決了常規木材改性技術中改性劑浸透困難、環保性差，改性材功能單一、尺寸小，無法滿足工業生產要求等問題；解決了傳統木材改性技術工藝“先干燥-再浸漬處理-再二次干燥”的能耗高的問題。本項目技術獲國家發明專利授權2項，已在多家企業應用。

項目簡介：本項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阻燃劑相比，具有耐久性，高效性。本技術是在國外最新專利的基礎上，加以改進后開發的，正在申報發明專利。改性高分子可以使得復配的其他助劑均勻分散，牢固結合在木材的表面，更加有效地浸入木材的表層，達到更好的效果。可用于板材、片材及復合材料。主要原料： 改性葡萄糖、環氧氯丙烷、丙烯酸酯、助劑、催化劑主要設備：普通反應釜及相關的配套設備小試技術，可技術轉移及合作中試開發聯系人： 河北工業大學化工學院 王家喜 13389075337

本項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、接枝共聚多元復合改性的基礎上，優選復合單體、采用交 聯改性、添加一系列的助劑并引入乳液聚合工藝制備出性能優良、無甲醛游離的 環境友好型木材膠粘劑。項目累計申請發明專利 8 項(獲授權 6 項)，并已實現產 業化推廣和銷售。項目產品可有效解決甲醛殘留導致的室內空氣污染問題，并顯 著降低木材膠粘劑的生產成本，促進木材膠粘劑產業的健康發展。 創新要點 （1）通過多元復合改性提高淀粉所占比例最高可達 50%； （2）通過優選復合單體和改進工藝，產品達到了中高檔白乳膠的水平； （3）無甲醛源物質添加，產品無游離甲醛存在； （4）生產工藝簡單易行，對原料和設備的要求較低。

【發 明 人】陳佩東；段金廒；嚴輝 【摘要】 本發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。本發明提供的用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法，工藝設計合理，可操作性強，根據黃蜀葵的纖維特征和理化性質，優選出制備工藝，制備得到的塑木，強度高，握釘力強，并且木質纖維含量高，抗沖擊強度高，環保性高，是一種優良的塑木材料。并且本發明原料為中藥廢棄物，生產成本較低，原料中植物纖維長、含量高，可將廢棄資源回收再生化，產品沖擊強度等物理性能提高，使用壽命延長，具有重要的經濟效益和社會效益。

項目研究背景 ：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，對環境和人體危害很大。 技術原理 ：本項目提供一種以生物質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 10-300 份，液化劑 50-100 份，交

本實用新型公開了一種利用循環流化床鍋爐煙氣余熱干燥廢木材的設備。廢木材含水率高會增加燃燒的成本，而循環流化床鍋爐的尾部煙氣經常由于溫度偏高，影響了鍋爐運行的經濟性，同時對爐后電除塵的安全運行也構成威脅，因此采取余熱干燥勢在必行。將煙氣余熱收集，根據小時產量濕物料的需要，采用煙氣直接加熱干燥廢木材的形式，達到要求。設備包括：刮板上料機、分流閥門、止風閥、旋風除塵器、空氣預熱器、省煤器、引風機、布袋除塵器、異長徑比回轉圓筒干燥機、全自動控制柜、輸出烘干物料封閉傳輸帶、煙氣溫度檢測儀。希望能對各大企業有所幫助，為大規模的廢木材循環流化床鍋爐發電廠或者供熱公司回收余熱工藝推廣提供技術支持。

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，以環氧生漆作為復合涂料基質，將納米氧化鋁和纖維素納米纖維作為增強劑，采用共混法與表面化學改性等技術制備了兩種改性生漆納米復合涂料，大大提高了生漆耐老化性、耐紫外線性、防潮性和力學性能，改善其柔韌性。 對于納米氧化鋁復合涂膜，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良，以達到保護木材表面的目的。在此次研究中，隨著漆膜中納米氧化鋁含量增加，復合涂膜的硬度和抗沖擊強度逐漸增加，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。但納米氧化鋁的量加入過多，則易在漆膜表面發生團聚現象，反而會影響復合涂膜的性能，影響其對木材的保護作用。加入纖維素納米纖維有助于增強漆膜如抗沖擊強度、內部致密性等部分性能，以達到有效防止木材表面劃傷、改善木材各向異性的目的；但 CNF 本質較軟，加入過多會給復合涂膜帶來硬度降低等缺陷，這反而不利于復合涂膜保護木材表面。 分析生漆與改性漆和木材的結合機理，通過紫外老化實驗，揭示改性漆的老化機制和對木材抗紫外老化的作用。復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構，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。納米氧化鋁復合膜隨納米氧化鋁含量的增加，拉伸強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。納米纖維素復合膜拉伸強度和斷裂伸長率隨著 CNF 含量的增加先增加后減小，涂敷納米纖維素復合膜后木材吸濕系數及吸濕尺寸變化率最低。 項目發表了研究論文“一種生物基納米復合膜的光譜學特性研究”，發明專利“一種基于生物酶預處理木質材料的方法”和調查報告“改性生漆基納米復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的進一步深入，我國木材供給結構將發生根本性轉變。目前，隨著完善天然林保護制度的要求，我國已全面停止天然林的商業性采伐。這導致木材資源的供需矛盾，使得未來我國國內所能提供的原料由采伐天然林向采伐人工林的歷史性轉變。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、產量高、采伐周期短等特點。但是其材質較差、密度及表面硬度低，其制品的尺寸穩定性差、產品性能弱、附加值低。如何利用這些低質速生材成為木材加工企業亟待解決的問題。 浙大團隊能夠在保留木材年輪等結構的條件下，使0.3-0.5密度的入工林木材（楊木、桐木等）強化至0.9-1.1以上（目前最高數據為1.67,但如何穩定獲得產品還需進一步研究），同時均勻地染色，添加所需要的香味。用純物理技術快速地讓速生木達到高端紅木的密度、強度、顏色、香味等各項特性。采用靜流體超高壓技術所生產的強化木是整體強化，強化后內外強度均勻，并且二次切割加工不受限，另一方面使強化后的產品內應力極低，強化后不回彈，強化品質極高。