双碳背景下园林绿化废弃物资源化利用研究进展

全国每年产生7000万~10000万t园林绿化废弃物,数量巨大,并呈现逐年增长趋势。在“双碳”战略背景下,为实现城市绿色低碳可持续发展,需要对园林绿化废弃物进行科学处置利用,实现其减量化、无害化和资源化利用,“变废为宝”,缓解城市有机固体废弃物的处置压力。系统总结和探讨了覆盖物化、堆肥化、养料化、材料化、固体燃料化、生物燃气化、热解多联产、景观化等绿色资源化利用研究进展,并对今后的发展趋势进行了展望,以期为加快实现园林绿化废弃物绿色低碳利用提供参考。

面向智能制造的实木家具产品数字化设计技术

在智能制造技术的推动下,传统家具制造业迈上了数字化转型的道路。相较于已发展完善工业4.0设计生产一体化的板式家具,实木家具因其缺乏标准化、信息化程度低等因素,数字化转型亟待寻求发展路径。设计是设计生产一体化定制流程的第一环节,是流程的数据源头,因而设计阶段的技术突破是传统实木家具企业实现数字化转型的首要步骤,数字化设计技术是实木家具企业数字化转型的关键技术。在总结我国实木家具设计生产一体化现状的基础上,分析实木家具发展数字化转型亟待解决的难点问题,即改善实木家具设计模式、规范产品体系、提高零部件标准化、建立完善产品数据库和生产工艺数据库。以实木家具产品设计为切入点,分析数字化软件在一体化发展中的应用,基于传统家具企业数字化转型升级路径,构建了实木家具数字化设计实施技术路径,具体包括:数字化模型构建(产品成组和零部件标准化、信息数据模型构建)、产品数据库构建、系统数据对接、基于数字化设计平台的大规模定制等,旨在为我国实木家具的数字化转型升级提供一定的参考。

竹纤维增强同源生物油改性酚醛树脂复合材料的创制

纤维增强树脂复合材料具有轻量化、高性能的优点,在航空航天、风电等行业有着广泛的应用。在“以竹代塑”背景下,以竹纤维和竹材衍生物为原料制造绿色复合材料成为竹材加工利用的热点方向。本研究分别采用竹纤维和生物油酚醛树脂来替代玻璃纤维和石化原料酚醛树脂,制备出了竹纤维增强生物油酚醛树脂复合材料,重点研究了不同固化剂对树脂固化性能的影响,并基于正交试验对复合材料的手糊工艺参数进行了优化。结果表明:(1)成功制备了可中低温固化的生物油酚醛树脂,树脂粘度300 mPa·s,固体含量45.15%,pH值10.91;使用的复配固化剂优化质量配比为m(对甲苯磺酸)∶m(盐酸)∶m(磷酸)∶m(无水乙醇)=10∶1∶2∶4,适宜添加量为5%,凝胶时间为26 min,较好地满足手糊法制备复合材料的工艺要求。(2)在纤维/树脂比例40%、固化时间5 h、固化温度70℃的工艺参数下,制备的复合材料弯曲强度达到105.57 MPa,拉伸强度为62.48 MPa,力学性能较优。所创制的新型竹纤维增强同源生物油改性酚醛树脂复合材料具有绿色低碳、轻质高强的特点,有望应用在竹质建筑、家居、板材、汽车/高铁内饰等建筑建材类和工业生产类代塑领域。

园林绿化废弃物处置利用现状与政策研究

为促进双碳目标实现和加快循环经济发展,需要对城市中日益增多的园林绿化废弃物进行科学处置利用,解决其处理消纳问题,并加快实现园林绿化行业的绿色低碳发展。对园林绿化废弃物处置利用的背景和现状进行了分析,总结梳理了国家和地方相关政策,基于现存问题,提出从绿废处置利用法律体系和标准体系、收运保障机制、财税扶持、再生利用产品认证体系、新技术新装备新产品的推广使用、信息化监管与成效评定和科学普及与宣传示范等方面推进绿废科学处置利用政策体系建设。

基于KANO模型与TRIZ理论的竹质椅类家具创新设计

竹板材家具作为竹家具工业化生产的一个新的方向,可有效缓解我国木材短缺的现状,有利于充分利用我国丰富的竹林资源,但目前竹家具的设计、研究和生产仍存在许多不足。为了给竹家具的创新设计寻找一种新的现代化设计方法,本研究将KANO模型与TRIZ理论相结合,以竹质椅类家具为例,对竹家具设计展开研究。经过文献查阅调研后进行KANO问卷的设计,对KANO问卷结果进行分析后得出外观现代简洁、可调节2个魅力型需求指标。通过问卷所得的两项设计需求以及竹材自身性质的分析,进行了竹质椅类家具方案的初步设计。将问卷所得需求转化为3项技术矛盾,利用TRIZ矛盾矩阵寻找相应的发明原理并筛选出适用的设计方法进行分析,得出设计改进策略,代入初步设计方案中进一步优化,得出最终的竹质椅类家具方案。本研究通过完整的竹质椅类家具创新方案设计流程,验证了所建立的竹家具创新设计方法的科学性及实用性,为竹家具的设计、加工、生产等提供了更加标准高效的解决思路,从而为竹家具的设计制造提供参考。

基于林木热解产物的燃料电池制备与性能研究

生物质热解可产生热解炭和热解油,其中热解炭存在丰富的表面官能团和孔隙结构,热解油中含有多种可以发生氧化还原的组分,其可分别用于制备燃料电池电极材料和燃料。文章优化了林木热解油作为碱性燃料电池燃料的工作条件,并以林木热解炭为原料,采用K2CO3活化和金属负载的方法制备了林木活性炭(AC)和3种林木热解炭复合电极(AC/Fe,AC/Mn,AC/Fe/Mn),通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和电化学工作站分析了电极材料的微观结构、表面性质和电化学活性。结果表明:在以AC为阴极电极时,较优的林木热解油质量分数和环境温度分别为30%和60℃,此时电流为3.10 mA;在优化条件下,AC/Fe,AC/Mn和AC/Fe/Mn的电流分别为8.02,12.57,15.25 mA,较AC分别提升159%,305%,392%;在优化条件下,以AC/Fe/Mn为阴极电极,加入12 mL林木热解油作为燃料时,基于林木热解产物的燃料电池可持续工作408.6 min,总放电量为40.61 mAh。

林木生物油酚醛环氧混杂型光敏树脂的制备与3D打印

在国家大力发展绿色低碳经济的背景下,充分利用林木生物质资源生产功能性树脂意义重大。为降低3D打印用光敏树脂的成本并改善其性能,采用林木生物质热裂解产生的生物油来部分替代苯酚合成新型双酚F型酚醛环氧树脂,并替代部分商用树脂制备混杂型光敏树脂,重点探究了添加量对树脂黏度和3D打印试件性能的影响。考察了后处理工艺对试件力学强度的影响,成功打印出多个平面和立体镂空样品。结果表明:林木生物油的引入降低了光敏树脂的黏度和线性收缩率,提升了3D打印材料的拉伸强度。此外,后处理进一步提高了生物油混杂光敏树脂打印件的力学性能。以林木生物油为原料制备生物基光敏树脂,不仅拓宽了林木衍生资源的利用途径,而且为光固化3D打印行业提供一种新型低成本的绿色环保新材料。

毛竹热解油改性光敏树脂光固化3D打印优化研究

光敏树脂是光固化3D打印的重要原材料,但是目前大多来源于不可再生的石化资源且成本较高,亟待开发绿色低成本的光敏树脂新材料并优化其3D打印工艺。本研究以毛竹(Phyllostachys edulis)热解油为原料来合成生物油改性聚氨酯丙烯酸酯(bio-oil polyurethane acrylate,BPUA)光敏树脂,优化分析得到BPUA树脂光固化3D打印参数为:曝光时间5 s、切片层厚0.05 mm、底层数7层,经紫外光处理后拉伸强度达到21.94 MPa,断裂伸长率17.55%,硬度76.6 HD;采用优化参数成功打印多个平面和三维结构模型,微观形貌和化学结构分析表明打印试件具有较高的尺寸精度和良好的表面质量。

砂光处理对芦苇刨花板粉末涂饰性能的影响

【目的】研究芦苇刨花板表面特性及其对于环氧聚酯粉末涂料涂饰效果的影响作用,为芦苇刨花板的粉末涂料涂饰提供理论和技术参考依据。【方法】选用环氧聚酯粉末涂料,采用静电喷涂方式涂布于砂光处理的芦苇刨花板基材表面,在130℃条件下固化3 min制备了粉末涂料涂饰的饰面芦苇刨花板。在表征涂料固化行为和芦苇刨花板表面性能基础上,研究了砂光处理对板材表面性能与粉末涂料涂饰效果的影响。【结果】环氧聚酯粉末涂料平均粒径为31.5μm,在130℃条件下固化良好;砂光处理可以有效除去芦苇刨花板表层的预固化层和劣化物质,随着砂带目数的提高,芦苇刨花板表面的粗糙度和润湿性均有所改善,实验所选的范围内,240目砂光处理的效果最好;随着砂带目数的提高,粉末涂料在基材表面的流动性得到改善,所形成的涂层也更加平整,涂层平均厚度为125.4μm,漆膜附着力为0级,铅笔硬度可达3H以上。【结论】芦苇刨花板基材经过80目、120目、180目、240目砂带逐级砂光处理后与环氧聚酯粉末涂料结合性能良好,外观质量较优,该方法可以用于芦苇刨花板的粉末涂料涂饰。