中国人造板工业的发展历程与未来展望

人造板工业是木材综合利用、高效利用和高值化利用的重要途径。人造板原料来自可再生的森林资源,其生产过程的碳排放远低于钢材、塑料、水泥等材料。发展人造板工业不仅可以缓解我国木材供需矛盾,助力我国“碳中和”目标实现,而且还能提高营林效益、推动人工林建设、改善生态环境。本文简要回顾了我国人造板工业100年来的发展历程,从产业发展速度和质量的视角,提出我国人造板工业的发展分为4个阶段:培育和成长期(1920—1990)、快速发展期(1991—2008)、高速发展期(2009—2020)和高质量发展期(2021至今)。前3个阶段我国人造板产量年平均增速分别为3.5万m^(3)、507万m^(3)和1087.6万m^(3)。重点比较分析了胶合板、刨花板和纤维板在我国人造板工业发展过程中的历史地位和变化。文章还对我国人造板工业的未来发展进行了展望,认为挑战和机遇并存,高质量发展和绿色循环低碳发展是我国人造板工业未来的发展方向和必由之路。

抗降解屏障差异的杂交杨木萃取分离的FTIR光谱研究

植物细胞壁复杂的化学物理结构形成生物质抗降解屏障,严重阻碍了生物质材料的转化利用。本研究选用三种不同抗降解特性的自然变异杂交杨木,采用复合溶剂体系对原料木质素、半纤维素和纤维素进行萃取分离。利用FTIR和XRD表征样品萃取分离前后微观结构的变化。结果显示,2910,1420,1100,1030以及900 cm^(-1)的吸收峰为纤维素的特征峰;这些特征峰在低抗降解性样品中强度变化高于抗降解性高的样品谱图;抗降解程度低的原料萃取分离效率高、纤维素固体得率高,其萃取处理后所得纤维素结晶度最高,达到84.5%,而HR-Factionation的木质素去除率和纤维素结晶度最低,仅为77.6%和81.3%。研究结果表明,在萃取分离过程中,原料抗降解性与木质素去除率成正比,与纤维素的结晶度和可消化率成反比。

基于卷积神经网络的刨花定向角度自动测量方法构建

基于卷积神经网络YOLOv5和最小外接矩形算法,构建一种自动准确地采集铺装刨花定向角度的方法。结果表明,构建的YOLOv5模型识别刨花目标的准确率、召回率和F1值分别为0.992、0.897和0.94,能够有效识别层叠刨花。模型自动测量和人工测量的刨花定向角度具有强相关性(R2=0.99),且模型不存在算法缺陷,计算每张刨花铺装图像(像素640×640)用时仅134.7 ms。该刨花定向角度计算模型可以为工业领域优化OSB生产工艺以及提高产品性能提供技术支撑。

水热或碱预处理协同无机硅矿化竹材性能

水热处理和碱处理诱导竹材细胞壁组分降解和小分子物质的溶解,可缩短无机硅在竹材内的有效渗透路径,提供额外的微/纳米通道和沉积空间。以四年生毛竹为研究对象,采用显微观察技术、傅里叶变换红外光谱技术和X射线衍射技术等,探究水热处理和碱处理对竹材微观结构、液体渗透性和化学组成的影响,揭示预处理方式对无机硅矿化竹材疏水性、力学性能和热稳定性等性能的作用机制。结果表明:相比于水热处理,碱处理对细胞壁中半纤维素和木质素的降解效果更为显著,构筑了疏松的细胞壁结构状态。但碱处理过程中的降解作用,在一定程度上给竹材的吸水性、吸湿性、表面硬度和力学性能等带来负面影响。无机硅矿化作用可以弥补上述负面作用,以改善竹材的疏水性、阻湿性和力学性能等。同时,无机硅矿化与碱处理可协同提高竹材的热稳定性。

二次污泥/HDPE复合材料的制备与性能

利用造纸污泥制备复合材料,对于缓解工业废物处理压力,具有重要意义。以二次污泥(SS)作为增强相,高密度聚乙烯(HDPE)为基体制备了SS/HDPE复合材料,旨在探讨复合材料性能与两项含量比例的关系。结果表明:原料的最佳质量比为30(SS)∶65(HDPE),此时两相能够形成良好的相容界面,有效抑制复合材料在拉伸过程中的应变扩展。复合材料的结晶度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量在最佳配比下达到峰值,较纯HDPE材料分别提高了36.31%、11.19%、29.64%和23.13%,但冲击性能下降。逐级提高SS含量,复合材料的储能模量和黏度呈现升高态势。研究可拓展污泥的资源化利用途径,符合绿色环保理念。

等离子体处理对稻秸/聚乙烯复合材料界面的改性

采用红外光谱、表面自由基、动态热机械性能分析和电子显微镜等分析方法,研究了氮气低温等离子体处理对聚乙烯塑料表面改性效果以及对稻秸与聚乙烯界面相容性的影响。结果表明:经氮气等离子体处理,聚乙烯塑料分子上引入了极性基团,提高了塑料的表面润湿性和表面反应活性,改善了稻秸纤维与聚乙烯塑料的界面相容性,并使复合材料力学性能(存储模量)得以提高;等离子体处理时间和强度对塑料表面的改性效果有较大影响。

平面密度分布对刨花板内结合强度的影响

平面密度变异是非单板类木质人造板所共有的一种结构现象 ,其变异程度和分布特征对板材性能有一定影响。本文利用单板条模拟 4种具有不同平面密度分布的刨花板 ,讨论了随机铺装刨花板坯模型的平面密度分布规律及试件大小与密度分布的关系 ,分析了密度以及平面密度分布对非单板类木质人造板内结合强度的影响。结果表明 :随机铺装刨花板的平面密度遵循正态分布规律 ;内结合强度受密度影响较大 ,密度增加有助于内结合强度提高 ,但密度过高将导致内结合强度下降 ;试件大小影响试件之间密度变异程度 ,适当增加试件尺寸 ,可降低内接合强度测试结果的离散性。

生物酶处理方法改善稻秸/聚乙烯界面相容性的研究

研究了生物酶处理对稻秸纤维表面改性效果以及对稻秸/聚乙烯界面相容性的影响。结果表明:经纯内切型纤维素酶处理,有效降低了稻秸纤维的表面润湿性和表面反应活性,改善了稻秸纤维与聚乙烯塑料的界面相容性,并使复合材料力学性能(存储模量)得以提高。

几种木材甲醛释放量的测定

几种木材甲醛释放量的测定梅长彤，周定国，段素英（南京林业大学南京２１００３７）ＴｅｓｔｏｆＦｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅＥｍｉｓｓｉｏｎｆｏｒＳｅｖｅｒａｌＳｕｙｉｎｇＭｅｉＣｈａｎｇｔｏｎｇＺｈｏｕＤｉｎｇｇｕｏＤｕａｎＳｕｙｉｎｇ（ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒ...

稻草包装垫块的试制

企业在生产、包装和运输中广泛使用垫块,很多情况下为一次性使用,每年需求量巨大.目前,我国绝大多数使用垫块的企业,如钢铁厂、造纸厂以及设备制造厂等所采用的多为木质垫块或塑料垫块.据不完全统计,我国每年消耗实木垫块超过10亿根之多,折合木材约760万m3.

大室法条件下人造板的甲醛散发量

分别用穿孔法和大室法研究了 4种人造板材 (胶合板、细木工板、刨花板和中密度纤维板 )的甲醛散发水平。结果表明 ,人造板的穿孔值与其胶木比存在正比关系 ;胶合板、刨花板、中密度纤维板的穿孔法与大室法测试结果之间有着良好的一致性 ,细木工板在大室法条件下表现出较高的甲醛散发水平 ;大室法条件下的人造板甲醛散发速率呈指数函数规律衰减 ,给出了大室法条件下人造板甲醛散发量水平的预测公式。

玻璃纤维增强杨木混凝土模板用胶合板研究

以玻璃纤维为增强材料,酚醛树脂为胶粘剂,研究了浸胶玻璃纤维布的配置层数和配置模式对杨木混凝土模板用胶合板静曲强度和弹性模量的影响。结果表明:浸胶玻璃纤维布对杨木胶合板的顺纹和横纹静曲强度及弹性模量均具有明显的增强效果,且随玻璃纤维布层数增加,产品的静曲强度和弹性模量均呈现上升趋势。增加玻璃纤维布数量对产品静曲强度的增强效果优于弹性模量;玻璃纤维层数相同而配置模式不同的杨木胶合板静曲强度和弹性模量差异较大,将玻璃纤维配布靠近于表层配置可以发挥更好的增强效果。

水平密度变异对木质定向结构板性能的影响(英文)

人造板产品的大部分性能指标与板材的密度有关。长期以来,为了节约成本,降低能耗,定向结构板工业界一直在探索一种既能降低定向结构板的密度,又保持其性能符合标准要求的方法,因为低密度板材意味原料需要量减少,热压压力降低。笔者分析了有水平密度差异和没有水平密度差异的两种板材的密度变化对板材胶合性能的影响,及其对用大片刨花板制成的模拟定向结构的板材性能的影响,并讨论了密度变化对板材静曲强度、内部结合强度和厚度膨胀率的影响。

刨花形态自动识别系统的设计与开发

刨花形态以及它们在板坯中的方向性在很大程度上会对刨花板的质量产生影响,因此在板坯铺装过程中对刨花的形态和方向进行监控十分重要。介绍了一种自主开发的刨花形态自动识别系统,可以实现生产过程中刨花形态的自动检测和识别。该系统由LabVIEW、MATLAB等软件与CCD摄像头、图像采集卡和计算机等硬件构建而成,具有可靠性好和识别精度高等特点。

板坯结构及单板处理对多层杨木复合地板变形的影响

研究了板坯结构及单板处理对多层杨木复合地板变形的影响。结果表明,运用复合材料力学理论对多层杨木复合地板结构进行设计,可以尽可能消除不对称结构地板的拉伸与弯曲之间的耦合效应,从而减小因面内应力引起的板材翘曲变形。通过对单板进行柔化和喷蒸整平处理,能减小单板干燥过程中形成的内应力,提高单板平整度,有利于改善地板的翘曲变形。

我国定向刨花板工业发展历史、现状和机遇

定向刨花板作为在北美和欧洲广泛使用的一种人造板材,性能优于普通刨花板,正在越来越多的领域替代胶合板。我国定向刨花板工业经历了近20多年的探索,现在已开始进入快速发展时期。本文回顾了我国定向刨花板的技术研发历史和市场发展概况,介绍了其在不同领域的应用情况,分析了我国定向刨花板工业发展面临的问题和机遇,并提出了发展定向刨花板的建议。

蛭石阻燃刨花板的研究

本研究采用膨胀蛭石作为阻燃剂,在实验室试制出了用作防火门芯层材料的三明治结构阻燃刨花板。探讨膨胀蛭石添加比例、板材密度和水玻璃用量对蛭石阻燃刨花板物理力学性能和阻燃性能的影响。

原料混合比对木草复合板性能的影响

我国木材资源缺乏,农业剩余物(麦秸和稻草)十分丰富,合理利用农业剩余物作为人造板生产的原料,部分替代木材原料,是缓解我国木材供应矛盾的有效措施本文分别对木材和麦秸/稻草制造木草复合板的工艺过程进行了研究,分析了木草复合板性能与原料配比之间的关系,结果表明:在密度750kg/m3,施胶量为12％,原料配比为20％时,木草复合板的各项性能指标可以达到国家刨花板标准的要求,如采取适当措施,混合比可提高到30％。

聚磷酸铵改善稻秸-高密度聚乙烯复合材料的理化性能

为了实现稻秸的资源化利用，以稻秸为增强相、高密度聚乙烯（high density polyethylene，HDPE）为基体相、聚磷酸铵（ammonium polyphosphate，APP）为阻燃剂制备了稻秸-HDPE复合材料，并利用热重分析仪、锥形量热仪和力学性能测试仪，探讨APP的添加量（0、8%、10%、12%）对复合材料热性能、阻燃性能和力学性能的影响。1）热分析结果表明：当增强相的质量分数为30%，HDPE 的质量分数为70%时，以稻秸为增加相的复合材料初始分解温度和热解峰温低于以木材为增加相的复合材料，但残余率较高。当在稻秸-HDPE复合材料中添加10%～12%APP时，会促使稻秸-HDPE复合材料提前发生热降解，使得初始分解温度向低温方向移动8～9℃，并且 APP 的加入提高了稻秸-HDPE 复合材料的热解峰温和残余率。2）阻燃性能结果表明，当增强相的质量分数为30%，HDPE的质量分数为70%时，稻秸-HDPE复合材料的阻燃性高于木材-HDPE复合材料。当在稻秸-HDPE复合材料中添加APP时，稻秸-HDPE复合材料的阻燃性能进一步提高。当APP添加量为12%时，稻秸-HDPE复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量达到133 kW/m2、357 kW/m2和105 MJ/m2，比未添加APP时分别降低了20.4%、20.7%和11.0%，氧指数达到23%，比未添加APP时增加了12.7%。3）力学性能表明，当增强相的质量分数为30%，HDPE的质量分数为70%时，稻秸-HDPE复合材料的韧性高于木材-HDPE复合材料，APP的加入使得稻秸-HDPE复合材料的韧性得到提高，而弯曲强度、拉伸强度几乎没有影响。研究结果为以稻秸为增强相制备阻燃型木塑复合材料提供参考。

纤维素纳米纤丝增强导电水凝胶的合成与表征

以聚乙烯醇/硼酸盐(PB)凝胶体系作为导电水凝胶(ECHs)基本骨架,在纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibers,CNFs)上原位聚合吡咯单体(Py)得到CNF-PPy复合物,再将其分散到PB基体当中,制得高可塑性和一定自修复特性的纳米复合导电水凝胶(PB-CNF-PPy)。对胶体化学官能团、微观形貌、晶型结构、流变特性和导电性等性能的测试分析发现:原位聚合过程保持了PPy的共轭结构及其导电性,胶体表面呈蜂窝多孔状,孔隙直径为(4.62±0.05)μm。凝胶平均含水率和密度分别为90.61%和1.13 g/cm3;随着CNF和PPy含量的提高,胶体黏弹性、力学强度和导电性都明显增强。当CNF为2.0%、PPy为0.5%时,存储模量G'可达5.5 k Pa,约为纯PB凝胶的70倍,能承受的最大应力约为CNF 1.0%、PPy 0.5%时的8~9倍,电导率可达3.38×10-2S/m。