文档介绍：第一章概述
第一节项目提出的背景
木质原材料与水泥、钢材、塑料一样是现代社会经济发展不可缺少的基础原材料之一。近半个世纪来,木质基础原材料的主产品已经历了两代,第一代是原木和锯材,第二代是人造板为代表的复合材料,这一代持续时间不长,但已遇到了木材原料供应不足,生产技术落后,生产过程废物排放量大,制品污染室内空气,恶性市场竞争等问题。现在我国存在相当木材产量数倍可以生产木质基础原料的植物原料,年复一年地浪费。木质基础原材料并未走到尽头,现在不是要用塑料、钢材、水泥来替代它,而是其生产技术急需要升级换代。
随着木材的紧张,以塑料为代表的聚合材料,使用范围越来越广。而至今为止的聚合材料基本上是以石油、天然气为原料生产的,但地球石油等的储量有限,危机四伏,价格猛涨。实际上它们已迫切需要木质材料为其解决原料问题。煤、石油、天然气是什么呢?是过去植物通过光合作用形成的物质。人类能用过去植物光合作用产生的物质制造聚合物,那么现在全球植物一年能生产四、五千亿吨光合物质,主要成分都是木素、半纤维素、纤维素等高聚物,而石油就是这些高聚物在长时期高温、高压条件下而生成的衍生物。这说明大量未利用的植物原料从本质上讲是可以用来生产聚合物的。用石油生产的塑料,最大的优点和长处就是可以进行塑性加工。而植物原料是不溶不融的粘弹性固体,本不能进行塑性加工利用,可不可以不经过长期衍变而由植物原料直接生产聚合物呢?关键是要解决木质或竹质材料的改性问题。
早在几十年前就出现的木塑产品在打破木质聚合物和非木质聚合物界限上前进了一步。但是它产生于塑料改性,只是把木质材料作为塑料的填充物,并没有认真研究和解决木质材料改性问题。木塑技术是一种靠外力加压或胶接强行将木质材料和塑料结合在一起的复合材料技术,存在许多重要缺陷,致使木塑产业至今未能获得大发展。主要有:,比起碳酸钙等低分子矿物质填充物来,木质材料的使用价值要低得多。,制品质量不高,废品率很高,,而且一般要用单一纯净品种,混杂其它品种则加工困难。,再加上加工困难,木塑产品生产成本很高,与其它材料相比,没有价格优势,难以进入市场。,材料性能不能满足使用需要(如不能热接等),因而已有的木塑产业很难有大发展。
产生上述问题的根本原因是塑料大多是塑性很好的非极性高分子化合物,而木质材料是极性很强的不溶不融的粘弹性固体。如何利用竹质材料并在现有木塑技术的基础上生产竹塑复合材料以抢占部分木塑市场是我们研究的主要任务与目标。我们知道竹质材料的纤维素中含有大量的羟基(-OH)和氧基(-O),半纤维中含有大量的伯醇基(-CH2OH)、仲醇基(-CHOH)、羧基(-COOH)、甲氧基(OCH3)和乙酰基(CH3CO-),在木素中含有甲氧基(-OCH3)、羟基(-OH)、羰基(-C=O)都是极性很强的基团。这一方面决定了塑料和竹粉之间是
“油水”关系。在竹质材料不改性的情况下,也只有依靠外部的力量把它们压在一起,或者用很多的塑料把竹质材料包裹起来。另一方面又决定了竹质材料改性的空间很大,成本很低,走竹质材料改性为主的技术路线来生产竹塑材料的前景十分广阔。因此,由传统的木塑材料生产技术想到了由塑料改性为主走向以竹质材料改性为主的道路。
随着农林业的发展,林业生产加工中的竹制品废弃物(竹粉、竹丝、竹枝条等)不断增加,造成对生态环境的污染和物质资源的浪费。国家实施科学发展,鼓励发展循环经济、环保项目,鼓励企业自主创新,建设节约型社会,这是实施该项目最重要的政策环境条件。在这样的背景下,此项目必然会得到地方政府和领导的大力支持,这是该项目成功的保障。
****是我国首屈一指的竹子之乡,目前有1800余家生产企业加工不同品种的竹制品,每天有大量的竹制品废弃物(竹粉、竹丝、竹枝条、竹枝叶和竹节等),每年要产出约560000吨竹制品废弃物,大量的废弃物有的被烧掉、有的被丢弃,对生态环境造成很大影响。
鉴于上述情况,2005年初,********和****大学的科研人员一起进行了竹制品废弃物应用的前期调查和试验研究,经过近一年多的时间,通过无数次的反复试验和摸索,研制出了符合****地方特色的竹塑复合材料的制造方法。
第二节技术开发现状及现有产业规模
经查阅相关文献资料得知,在国外关于木塑复合材料的相关技术研究及开发已初具规模,但关于竹塑的技术研究尚属空白。国内也就是一些高等院校和科研院所在进行相关的基础研究,更无批量化生产企业。
****大学陈庆华的论文《复合材料与竹塑复合材料》中提出了从微观力学和宏观力学两方面对如何改进竹塑复合材料的性能来适应各种用途要求的研究。
《林业机械与木工设备》2006年第2