農(nóng)作物秸稈定向復合材料的開發(fā)及應用

西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院的科研工作者利用農(nóng)作物秸稈和塑料開發(fā)出了一種定向復合材料。通過自主研制的加工工藝和設備，以高密度聚乙烯作為黏接劑，將棉稈等農(nóng)作物秸稈通過碾壓、干燥、鋪裝、熱壓等工序制成復合板材，打破了人造板需將農(nóng)作物秸稈磨粉或制成刨花后施膠熱壓的傳統(tǒng)工序。這種復合材料具有強度大、耐水耐腐蝕、表面美觀等優(yōu)異特點，可用于建筑裝修、家具制造、汽車裝飾和包裝。

此研究報告刊登于《農(nóng)業(yè)工程學報》2010年第12期，題為“棉稈束/高密度聚乙烯定向復合板制備”，第一作者為西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院博士研究生漆楚生，其在博士研究生導師郭康權教授的指導下進行了長達三年的試驗研究。

隨著建筑裝修、家具制造、汽車裝飾、包裝等行業(yè)的迅速發(fā)展，我國對木材的需求量不斷增加，木材資源愈來愈緊張。農(nóng)作物秸稈的化學組成成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，與木材有相同的成分，只是含量不同，被認為是理想的木材代用材料，且農(nóng)作物秸稈為一年生植物，年產(chǎn)量驚人，其中棉稈的產(chǎn)量為棉花產(chǎn)量的3ˉ5倍，僅我國新疆的棉稈年產(chǎn)量便可達900萬噸以上。

現(xiàn)有的秸稈人造板是將農(nóng)作物秸稈粉碎成刨花或細小纖維，并采用價格高昂的異氰酸酯作為黏接劑，這種加工方法破壞了秸稈原有的縱向強度，且能耗大，成本高，并影響了產(chǎn)品的物理力學性能。在此背景下，急需尋找一種新的低成本和高性能的生產(chǎn)方法。

西北農(nóng)林科技大學研究者通過自主研制的碾壓疏解設備將棉稈疏解成橫向松散縱向不斷裂的網(wǎng)狀束，在用偶聯(lián)劑進行改性后，添加高密度聚乙烯進行定向鋪裝后熱壓，最后進行表面加工。該復合板的靜曲強度、彎曲彈性模量和內(nèi)結合強度分別達到31.5、4561.3和0.52兆帕。同時開發(fā)出了在上述板材表面添加木材單板的復合板材，從而使復合材料具有實木的優(yōu)美外觀，且該復合板的靜曲強度達到62.8兆帕，彎曲彈性模量達到8348兆帕，并已申請國家發(fā)明專利。

該材料由于使用了熱塑性的高密度聚乙烯作為黏接劑，因此可以回收再利用。由于塑料和碾壓秸稈的特性，復合材料具有防水、耐腐蝕、耐蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性好、力學強度高、使用范圍廣、生產(chǎn)能耗低、制造成本低、生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點，而且該生產(chǎn)工藝和方法可廣泛應用于高粱稈、麥秸稈、玉米稈、大豆稈等農(nóng)作物秸稈中，為解決林產(chǎn)品危機，增加農(nóng)民收入，美化農(nóng)村環(huán)境提供了新的思路和方法。