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    玉米秸稈礦質(zhì)塑合材料的優(yōu)勢及發(fā)展前景

    2018-09-13 08:14:34付曉霞魏松艷崔鐵花李繼平張曉光于海媛
    吉林林業(yè)科技 2018年5期
    關(guān)鍵詞:礦質(zhì)石材木材

    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。

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