秸塑新材料工業化利用的探討

摘 要：隨著國民經濟的發展，生態環境與原材利用之間的矛盾日益顯現，使得我國WPC產業資源開發利用所需的原材（木質纖維）已遠遠不夠。因此，基于木料本身為基材的中國木塑產業，在未來的數年內，并不適合大規模發展。而SPC是木塑復合材料發展和延伸的產物，不管是從原料成本，還是從產品的強度、耐用性等方面SPC完全可以與木塑材料相媲美。秸塑新材料的提出與工業化利用，將為中國在其領域創造莫大的財富。

關鍵詞：木塑；秸塑新材料；工業化利用

1 秸塑新材料

1.1 秸塑新材料的概念

一般而言，以全秸稈生物質為基本原料與塑料復合產生的新材料也屬于WPC，但是秸塑新材料（Straw Plastic Position，SPC） 與常規WPC還是有顯著差別，從原材料構成看，WPC使用的原材料大部分是木粉和PE等廢塑料的復合 ，而SPC則是由秸稈生物質與其廢舊塑料經過改性塑化后的新型材料，由于其原材料容重的明顯差異，多孔徑結構（圖1（A））的秸稈組織改性塑化后（圖1（B），（C））[1]，不僅使得秸稈生物質的塑化性能提高，還能增加復合材料的韌性[2]。所以，將植物纖維作為補強材料添加到熱塑性塑料中體現出很好的力學性能優勢[3]。因此，秸塑作為一種新型材料在繼承木塑材料的優勢上，進一步提高和改良了其材料的性質。

1.2 秸塑新材料的研究

用模壓法制備了甘蔗渣/LDPE發泡木塑復合材料，結果表明：化學發泡法可有效減輕材料的自重；而甘蔗渣的加入也一定程度上降低了材料的性能，且隨著用量的增加降低的幅度越大。預熱溫度為200℃時，材料的各項性能最佳[4]。相容劑添加在玉米秸稈、玉米芯和麥秸稈分別與高密度聚乙烯制成復合材料中，結果顯示：纖維含量越高，材料的力學性能越好，但吸水性也越高；增加相容劑可以降低復合材料的吸水率[5]。用不同含量的水稻秸稈與聚己內酯制備復合材料，結果表明：隨著秸稈含量的增加，熱穩定性和力學性能呈總體降低趨勢，當水稻桿含量為3%時，拉伸強度適度增加[6]。用不同含量的小麥秸稈和馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）偶聯劑與聚丙烯制成復合材料，結果表明：當30%麥秸稈和3%PP-g-MA偶聯劑處理方案復合材料力學性能最優，隨著秸稈含量的增加，熱穩定性逐步降低[7]。此外，以雜交狼尾草為原料制備木塑復合材料的研究[8]，進一步擴大了植物纖維材料的試驗用材范圍。由于秸塑復合材料（Straw-Plastic Composites， SPC）概念[9]的提出，使得我國生物質新材料產業原材料問題上由木/塑復合，到生物質復合，再到生物質改性的重大突破。

2 秸塑工業化利用的必要性

2.1 秸塑工業化利用對自然環境的影響——生態價值

中國林業資源相對貧乏，人均森林蓄積量嚴重不足，但我國的木材消耗量卻居高不下，木材的大量砍伐嚴重影響我國生態環境，而日益增長的木材需求，除從國外進口大量木材外，尋找合適的木材替代品成為解決這一問題首要的途徑。與此同時，被大量廢棄的農林三剩物，也對環境造成了極大的影響。據統計，我國每年大約有9億噸農林三剩物未得到充分利用。如果將這9億噸農林剩余物有效的開發和利用，生產出木質替代品，就可以大量減少木材資源供應，對減少森林資源消耗，保護生態環境起到莫大的影響，其生態價值難以估量。

2.2 秸塑工業化利用對社會環境的影響——經濟價值

參考木塑材料，目前，各類木塑復合材料及制品在美國、加拿大、德國、英國、荷蘭、日本和韓國等國已得到較為廣泛的應用。2009年，全球木塑復合材料年產量超過150萬噸，2013年上升至250萬噸。這主要是受到中國產量年均增長20%以上的推動，預計到2015年，全球對木塑復合材料需求將繼續保持高速增長，產量將上升至300萬噸以上。2001年我國的木塑復合材料總產量僅為1萬噸左右，但2013年總產量超過120萬噸，近30%的產品出口到歐美。目前，我國己成為世界第一大木塑復合材料生產國和出口國，總產值達151億元[10]。

隨著國民經濟的發展，生態環境與原材利用之間的矛盾日益顯現 使得我國WPC產業資源開發利用所需的原材（木質纖維）已遠遠不夠，我國第八次森林資源普查，清查結果顯示：全國森林面積2.08億公頃，森林覆蓋率21.63%，森林蓄積151.37億立方米。人工林面積0.69億公頃，蓄積24.83億立方米。據統計， 我國人均森林面積僅有0.11hm2， 約是世界人均占有量的六分之一；人均森林蓄積量8.6m3， 只有世界人均占有量的12.5%[6]。按照目前發達國家年人均消費木材1.16m3來計算， 我國每年需要木材15×109m3，木材供需缺口巨大[11]。因此，基于木料本身為基材的中國木塑產業，在未來的數年內，并不適合大規模發展。而秸塑新材料的提出與工業化利用，將為中國在其領域創造莫大的財富。

3 秸塑新材料產業前景

秸塑作為一種新型材料，與木塑材料相比有著木塑不可替代的優勢，從木塑復合，到生物質復合，再到生物質改性，秸塑作為其改性技術的結晶，也將是木塑產業發展至今的必然過程。我們不僅要看到這一技術的變遷，還要知道這一改變帶來的經濟效益，而這一技術來源于我國的科學研究，也將在我國的社會大環境下茁壯成長。我國良好的原材料來源，為秸塑在今后的快速發展，奠定了 堅實的基礎。對于其高端市場的產品競爭，秸塑獨特的優良性可以擴展到木材和塑料產業的各個角落，所以秸塑作為一種新型材料的出現，需求量與產品的市場是十分廣闊的。

4 其產業發展面臨的主要問題

不否認秸塑作為新材料的良好發展前景，但除此之外也存在諸多問題。首先，其產品研發尚處在起步階段，還需要持續的研發與系統的研究。而國內大多數木塑生產企業工業技術薄弱，缺乏創新能力，很難再一定程度上掌握其新材料在新領域的運用。其次，該產品原材料由于受到其季節性影響，加之改性塑化的生工藝較為復雜，使之生產成本較高，不利于低端市場的競爭。國內的生產加工企業相對弱小，分散，市場化程度較低。規模化產業化的骨干企業數量不多，難以形成一定規模的產業集群，難以產生群體的拉動效應和市場推廣效應。導致其木塑產業本身商業化推廣的嚴重缺位，信息道路不通暢，產品普及程度低下。當然除此之外，產品標準相對滯后，也是導致其發展滯后的重要因素之一。

參考文獻

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[2]陳集雙，劉亦良.秸稈生物質的工業化利用與秸塑新材料[J].江蘇師范大學學報（自然科學版），2015，3：31-35.

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[4]涂芳，孫可偉，李如燕.甘蔗渣/LDPE發泡木塑復合材料的研究[J].塑料工業，2007，5：16-19.

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[8]黃河，母軍.雜交狼尾草木塑復合材料的制備及性能研究[J].化工新型材料，2008，5：82-84.

[9]張文濤，陳集雙.秸塑復合材料研究及其產業前景[J].科技通報，2016，1：97-101.

[10]木塑復合材料行業資金缺口與發展前景并行[J].資本前瞻，

2013（11）.

[11]陶以明.我國廢舊木材回收利用存在的問題及其解決對策[J].中國人造板，2008，2：5-7.