二等獎(jiǎng)：木塑復(fù)合材料擠出成型制造技術(shù)及應(yīng)用

獎(jiǎng)項(xiàng)素描

木塑復(fù)合材料擠出成型制造技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目，是以木本植物等可再生生物質(zhì)資源為主要原料，配混一定比例的高分子聚合物基料，經(jīng)特殊工藝處理后加工成型可逆性循環(huán)利用的多用途新型材料，使我國木塑復(fù)合材料的支撐理論和源頭技術(shù)得到創(chuàng)新。

重大突破

通過十年的研究開發(fā)，該專項(xiàng)建立了木塑復(fù)合材料擠出成型生產(chǎn)技術(shù)體系，完成了木塑專用生物質(zhì)纖維的制備和改性技術(shù)、用于高性能木塑的廢舊塑料共混接枝改性技術(shù)、木塑復(fù)合材料的長纖維增強(qiáng)增韌技術(shù)的創(chuàng)新。

應(yīng)用前景

木塑復(fù)合材料的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)緩解保障我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的資源與環(huán)境兩大瓶頸壓力具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，是生物質(zhì)資源大規(guī)模高效利用的一條重要途徑，已被列為“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

2012年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)項(xiàng)目——木塑復(fù)合材料擠出成型制造技術(shù)及應(yīng)用，由東北林業(yè)大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所、南京林業(yè)大學(xué)、中資協(xié)木塑復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)等單位共同完成。該項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人之一、東北林業(yè)大學(xué)教授、長江學(xué)者王清文接受中國工業(yè)報(bào)記者專訪時(shí)指出，該技術(shù)的成功研發(fā)打破了國外對(duì)我國木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘，實(shí)現(xiàn)了我國木塑行業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國家的平等對(duì)話。

成功實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用

上世紀(jì)90年代，木塑復(fù)合材料在北美洲開始進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。由于木塑是典型的生態(tài)環(huán)境材料，具有防水防潮、耐腐蝕等特點(diǎn)，使得其在本世紀(jì)初傳入我國后受到越來越多的關(guān)注。十余年間，我國木塑企業(yè)由幾家增至300余家，年產(chǎn)量從2001年的不足1萬噸增至2012年的100萬噸。如今，中國已經(jīng)成為木塑材料世界第一產(chǎn)銷大國和出口國。

“引進(jìn)的木塑設(shè)備價(jià)格昂貴，投資回報(bào)率較低。而國產(chǎn)木塑設(shè)備僅限于改裝傳統(tǒng)塑料加工設(shè)備和簡單模仿國外設(shè)備，不僅生產(chǎn)效率低而且難以生產(chǎn)高性能產(chǎn)品。”中國資源協(xié)會(huì)木塑專業(yè)委員會(huì)秘書長劉嘉表示，由于我國生物質(zhì)原料和廢舊塑料的成分復(fù)雜且變異性大，本世紀(jì)初引進(jìn)的木塑技術(shù)已不能滿足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)對(duì)高填充、優(yōu)質(zhì)木塑的需求，產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需系統(tǒng)的科技支撐。

從2001年開始，東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、中國林科院木材工業(yè)研究所、南京林業(yè)大學(xué)木材工業(yè)學(xué)院等木塑材料主要研究機(jī)構(gòu)，以及南京賽旺公司、湖北普輝公司等木塑設(shè)備制造企業(yè)和青島華盛公司等木塑企業(yè)，針對(duì)木塑產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)需求，以擠出成型技術(shù)為重點(diǎn)，在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、專用設(shè)備、典型產(chǎn)品等方面開展了系列研究，并與配套技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，建立了適合我國國情的木塑制造先進(jìn)技術(shù)體系，并在行業(yè)協(xié)會(huì)的組織協(xié)調(diào)下進(jìn)行了成功的推廣應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)顯示，項(xiàng)目的推廣應(yīng)用對(duì)我國木塑產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率已超過15%。

技術(shù)優(yōu)勢無可替代

“該項(xiàng)目產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)優(yōu)于當(dāng)前國際最具影響的Trex公司及此前國際領(lǐng)先的EIN木塑產(chǎn)品。在拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、彈性模量沖擊強(qiáng)度方面都具有明顯優(yōu)勢。”中國林科院木材工業(yè)研究所研究員秦特夫表示。

我國可回收的廢舊塑料中，聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）等熱塑性塑料占大部分，回收的塑料中往往含有不同的塑料成分，即使同一品種的廢舊塑料，因來源、老化程度、樹脂型號(hào)等情況的不同，其熔融指數(shù)、流變曲線也會(huì)表現(xiàn)出明顯差異，難以直接用于生產(chǎn)高性能木塑。至于聚烯烴塑料的混合物，由于其組成成分之間的相容性差，通常不適于用作木塑原料。

該項(xiàng)目的成功研發(fā)，使用于高性能木塑的廢舊塑料共混接枝改性技術(shù)得以建立。王清文表示，從2002年承擔(dān)“863”項(xiàng)目起，項(xiàng)目組就致力于解決采用廢舊塑料制備高性能木塑產(chǎn)品的技術(shù)難題，研發(fā)出廢舊塑料及其混合物的熔融共混與馬來酸酐接枝共聚相結(jié)合的改性方法。

將獲更多發(fā)展機(jī)會(huì)

“該項(xiàng)技術(shù)的自主研發(fā)成功將在今后很長一段時(shí)間里推動(dòng)我國木塑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”劉嘉表示，木塑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)我國經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等諸多方面都將產(chǎn)生有益的影響。

因?yàn)槟舅軓?fù)合材料能夠以低值秸稈和農(nóng)林“三剩物”等來源豐富的生物質(zhì)纖維材料和廢舊塑料為基本生產(chǎn)原料，是生物質(zhì)資源高效利用和白色污染資源化利用的重要途徑。目前，我國木塑的應(yīng)用范圍已從托盤和室外鋪板，拓展到綠色建材、活動(dòng)房屋、交通設(shè)施、汽車部件、電器外殼、室內(nèi)裝修、裝飾擺件、家庭用品乃至兒童玩具等眾多領(lǐng)域，發(fā)展空間廣闊。

據(jù)中國資源協(xié)會(huì)木塑專業(yè)委員會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前我國木塑行業(yè)年產(chǎn)值約為120億元，包括木塑原材料生產(chǎn)、木塑產(chǎn)品應(yīng)用和經(jīng)營在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)總數(shù)超過500家，并且這一數(shù)字還在擴(kuò)大。劉嘉表示，在“十二五”產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，木塑產(chǎn)業(yè)已被列入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇，從而也將獲得更多發(fā)展機(jī)會(huì)。