玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的優(yōu)勢及發(fā)展前景

付曉霞，魏松艷，陳 玲，崔鐵花，劉 冰，李繼平，張曉光，于海媛，暴 風(fēng)

(吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033)

玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料是由礦石粉、PVC與玉米秸稈粉為主要原料擠出成型制備的復(fù)合材料，無甲醛及其他VOC釋放，符合多功能環(huán)保復(fù)合材料要求，開發(fā)利用玉米秸稈塑合材料可變廢為寶,具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

1 開發(fā)利用玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的意義

一是廢物利用、保護森林資源與生態(tài)環(huán)境的需要。我國每年有大量秸稈剩余物，充分開發(fā)利用這些剩余物能大幅度替代木材資源供應(yīng)，減少森林資源消耗，保護生態(tài)環(huán)境[1]。

二是解決石材加工廢棄物污染的重要途徑。大理石、花崗巖石材加工固廢物污染環(huán)境，使土地鈣化，嚴重破壞土地使用率，將其變廢為寶加以利用能夠很好地廢棄物污染問題。

三是解決廢舊塑料的重要途徑。每年大量廢棄塑料對環(huán)境造成極大危害，因此，用PVC、農(nóng)作物秸稈粉(如玉米秸稈粉)和石材廢棄物制作復(fù)合仿木材料對保護我國森林資源和減少日益嚴重的“白色污染”有重大意義[2]。

2 玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料與同類產(chǎn)品的對比分析

2.1 玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的特點

不含甲醛及揮發(fā)物，健康、綠色環(huán)保、節(jié)能、無毒、無害、無污染、不腐蝕、防蟲蛀、不燃、不易開裂、不會發(fā)霉，抗老化、防水、防滑，可鋸、刨、釘、膠黏、免油漆、易安裝、低維護、可回收重復(fù)使用。表面經(jīng)過特殊處理后可生產(chǎn)出不同花色的產(chǎn)品，安裝時不需要特殊工具，簡易方便，節(jié)省時間，易于推廣應(yīng)用?？蓮V泛適用于公裝、家裝、洗浴中心等各種環(huán)境的裝修，尤其適用于北方的地?zé)岵膳?。其基材質(zhì)地密實、內(nèi)堅外柔、軟硬適度，性價比高，可在南方的潮濕氣候條件下和在北方干燥的環(huán)境里使用，這是其他材料無法比擬的。

2.2 玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料與原木的性能比較

具有木材的天然木紋紋理、自然外觀、無木材結(jié)疤、腐朽。穩(wěn)定性好，質(zhì)感好。不易變形，不會產(chǎn)生裂紋、蹺曲，可制成多種形狀，可免油漆，也可按需求漆任何色彩。原木因使用年限的要求，為了抵御白蟻和其他微生物的侵蝕，須在切割后和安裝前做防腐浸泡處理，玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料可直接投入使用。原木通常會在短期內(nèi)釋放出劇毒(防腐劑)，對人體和環(huán)境都有害，玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料健康、節(jié)能、無害、無毒、無污染、綠色環(huán)保。原木易腐朽，隨著使用壽命的延長容易降低結(jié)構(gòu)力，形成危險隱患，玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料抗老化、不發(fā)霉、不腐朽、易安裝、低維護，可以采用最普通的木工工具進行鉆孔、切割、刨、釘、膠黏等。

2.3 與其他不同材料的性能比較[3，4]

詳見表1。

表1 材料特性對比Tab. 1 Comparison of material properties

2.4 玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料與其他不同材料的地板性能比較

詳見表2。

表2 不同材料地板性能對照Tab. 2 Comparison of floor properties of different materials

綜合以上國內(nèi)同類產(chǎn)品的各項技術(shù)指標及產(chǎn)品性能，利用玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料開發(fā)的新一代木塑材料既有木材的木質(zhì)感，可鋸、可釘、可刨、可黏結(jié)，又有防水、防腐、防火功能，且具有良好的阻燃、防水與尺寸穩(wěn)定性，并具較好的耐熱性、耐濕性。

3 市場分析預(yù)測

中國森林面積僅占世界的4.1 %，森林蓄積量僅占世界的2.9 %，遠不能滿足占世界22 %的人口生產(chǎn)和生活需要，特別是人口、經(jīng)濟的高增長造成森林資源巨大的消耗，森林資源保護面臨更大的壓力。為保護生態(tài)，國家出臺了停止天然林商業(yè)性采伐政策，因而國家提倡發(fā)展新型環(huán)保材料，以廢代木，節(jié)省木材資源。玉米秸稈作為主要采伐剩余物占木材采伐量的16 %～25 %，而且樹種不同，玉米秸稈所占比重也不同。玉米秸稈的有效利用可在一定程度上緩解我國木材資源短缺的矛盾。同時，隨著我國城鎮(zhèn)化速度加快，作為基建建設(shè)或者城市裝飾用的石材需求量快速增加，促進了石材的開采和加工。石材的大規(guī)模開采和加工產(chǎn)生大量廢棄石粉，給石材企業(yè)附近的環(huán)境造成了嚴重的污染近年來，為了滿足節(jié)能環(huán)保的要求，石粉類廢棄物、廢舊塑料的回收利用技術(shù)得到了很大發(fā)展。

我國是塑料大國，塑料制品早已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，而塑料制品在消費后所帶來的污染問題已經(jīng)引起人們重視。因此，使用玉米秸稈木粉、PVC與礦石粉復(fù)合制作仿木材料不僅可以緩解木材短缺的矛盾，而且為礦石粉的深加工提供一條新的途徑。

4 效益分析及發(fā)展前景

4.1 經(jīng)濟效益

玉米秸稈礦塑生產(chǎn)地板、墻板基材擠出成本核算。

產(chǎn)品規(guī)格：長×寬×厚為1 m×145 mm×10 mm。產(chǎn)品重量14 kg·m-2,按年產(chǎn)10萬m2玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料計算，經(jīng)濟效益分析見表4。

表3 成本分析Tab. 3 Cost analysis

表4 經(jīng)濟效益分析Tab. 4 Economic benefit analysis

根據(jù)目前國外同類產(chǎn)品市場價格及本產(chǎn)品規(guī)格、結(jié)構(gòu)、原料等情況，其價格在將來銷售中會呈上升趨勢,利潤相當可觀。

4.2 社會效益

玉米秸稈作為農(nóng)業(yè)廢棄物，沒有得到有效利用。玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的研究有利于促進綠色環(huán)保材料的生產(chǎn)，提高資源利用率，增加經(jīng)濟收益，提升產(chǎn)業(yè)層次，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，促進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

4.3 生態(tài)效益

玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料以玉米秸稈粉、PVC和礦石粉為主要生產(chǎn)原料，提高了玉米秸稈利用價值，尤其是對礦石粉的使用，不但保護生態(tài)環(huán)境，而且符合國家低碳經(jīng)濟發(fā)展的政策，具有較高的生態(tài)效益。

4.4 玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的發(fā)展前景

我國玉米秸稈塑合材料的開發(fā)利用前景被普遍看好。由于環(huán)境污染的加劇、森林資源的枯竭，大力開發(fā)利用玉米秸稈塑合材料是發(fā)展的必然趨勢[5]。

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，玉米秸稈產(chǎn)量每年約為2.2億t，豐富的資源不僅沒有被充分利用而且還造成污染。如果能將每年約2.2億t的玉米秸稈的一半進行轉(zhuǎn)化，就可變廢為寶，成為一種新型、可再生的綠色環(huán)保原料[6]。

在我國木材資源的日益緊張的今天，利用玉米秸稈開發(fā)新一代塑合材料，可以減少環(huán)境污染，保護森林資源，有效改善生態(tài)環(huán)境，同時提高資源利用率，增加林業(yè)經(jīng)濟收益，提升產(chǎn)業(yè)層次，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，促進農(nóng)林業(yè)高效、可持續(xù)性發(fā)展。