杉木樹皮綜合利用研究進(jìn)展

安小麗 穆興近 王書婷 徐盈盈 楊濤 田美芬

摘要：指出了杉木是一種常見的建筑用材，其樹皮的含量豐富、價(jià)格低廉，分析了杉木樹皮的化學(xué)組成，總結(jié)了杉木樹皮在人造板、膠黏劑、重金屬離子吸附和泡沫材料等領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀，為如何充分利用這一寶貴資源提供了借鑒意義。

關(guān)鍵詞：杉木樹皮;化學(xué)成分;利用

中圖分類號：TQ432 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）17-0160-02

1引言

杉木屬于針葉材，在我國南部地區(qū)種植較為廣泛，因其具有資源豐富、生長速度快、天然環(huán)保、材質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)而常作為木結(jié)構(gòu)建筑材料使用。杉木樹皮作為杉木中的一部分，其資源也非常豐富，但豐富的樹皮資源卻一直被忽視，大部分杉木樹皮被用來充當(dāng)燃料，既浪費(fèi)了天然的植物資源優(yōu)勢，又對環(huán)境造成了一定的影響。如果能夠合理地利用杉木樹皮，充分發(fā)揮杉木樹皮的多功能特性，對其進(jìn)行廢物利用，對生態(tài)會有一定的保護(hù)作用，也將對社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益等產(chǎn)生積極的推動(dòng)意義。

2杉木樹皮的組成

杉木樹皮主要由“三大素”——纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，此外還包括不同量的抽提物、灰分、芳香族和脂肪族化合物等化學(xué)成分。其中，抽提物分親水性和親脂性物質(zhì)兩大類，杉木樹皮1%的氫氧化鈉抽出物中絕大部分是酚類物質(zhì)，單寧、色素等可作為化工原料，用于生產(chǎn)人造板、泡沫塑料等。

3杉木樹皮的利用

3.1人造板行業(yè)

根據(jù)目前杉木樹皮的研究基礎(chǔ)可知，在木材科學(xué)發(fā)展的時(shí)間長河里，可將杉木樹皮烘干后加工成碎料，配合適宜的交聯(lián)劑制成多種品質(zhì)和性能高端的產(chǎn)品，對我國人造板行業(yè)的發(fā)展具有積極的意義，目前已經(jīng)在很多國家的建筑中得以廣泛推廣并使用。

美國部分科研人員曾以冷杉樹皮為研究對象，制備出了樹皮碎料板，并具有一定的力學(xué)性能。德國研究人員利用新技術(shù)制備出了一種杉木樹皮人造板，該方法制備出的樹皮板比一般方法制備出的樹皮板品質(zhì)高、力學(xué)性能好，板材不易變形。俄羅斯的一些學(xué)者以杉木樹皮為原料，以石膏等作為交聯(lián)劑，成功制備出一種力學(xué)性能良好的特種人造板;波蘭學(xué)者利用云杉樹皮制作刨花板，也取得了一些積極的研究成果。同這些歐美俄等部分國家相比，我國杉木樹皮資源雖然很豐富，但國內(nèi)對該資源在人造板行業(yè)的研究和開發(fā)利用相對較少，因此，研究杉木樹皮人造板在國內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.2膠黏劑行業(yè)

根據(jù)一些學(xué)者的研究結(jié)果可知，杉木樹皮可降解成一種小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)具有反應(yīng)活性的特點(diǎn)，將其作為原料可用于制造膠黏劑或樹脂，杉木樹皮化學(xué)組成中占比較高的木質(zhì)素、單寧等物質(zhì)即是制備膠黏劑的主要成分。張是勛利用杉木樹皮替代面粉作為酚醛樹脂的填充劑生產(chǎn)膠合板，膠合強(qiáng)度能達(dá)到1.12MPa。黃儒珠等通過將杉木樹皮分離后進(jìn)行堿降解，經(jīng)過改性及有機(jī)合成，再制備成新型的杉木樹皮一醋酸樹脂膠黏劑，以馬尾松單板為原料制備了三層膠合板，其各項(xiàng)性能均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.3重金屬離子吸附

蘇文鵬等探討了杉木樹皮制成粉后對重金屬離子的吸附效果，研究結(jié)果表明，杉木樹皮粉在水溶液中可通過單分子層的化學(xué)過程來有效吸附重金屬離子。林春華以杉木樹皮為原料，測定了杉木樹皮的三種主要成分含量，探究了樹皮改性物對重金屬離子吸附性能的影響，并對吸附機(jī)理及樹皮改性物的再生性能進(jìn)行了試驗(yàn)探索，研究表明該樹皮改性物對金屬離子具有較好的吸附效果。

3.4燃料

目前杉木樹皮大部分作為燃料，以一種能源物質(zhì)的狀態(tài)供應(yīng)人們對熱量的需求。根據(jù)相關(guān)研究表明，杉木樹皮完全燃燒時(shí)放出的熱量與杉木木質(zhì)部燃燒所產(chǎn)生的熱量相差不大。很多企業(yè)將樹皮廢料直接燃燒，將其作為熱力資源，用于工廠熱源或輔助動(dòng)力。除此之外，樹皮也可以加工成樹皮丸、樹皮磚、燃料棒等新型燃料產(chǎn)品，一方面可廢物利用，節(jié)能環(huán)保，另一方面也間接緩解了能源危機(jī)所帶來的問題。

3.5泡沫材料

由杉木樹皮的化學(xué)組成可知，木質(zhì)素在杉木樹皮中占比較高，它是一種具有芳香性的高聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有苯丙醇或其衍生物。木質(zhì)素可通過調(diào)節(jié)原料與發(fā)泡劑及固化劑的比例、酚化程度等來制備泡沫材料，比例不同則所制備的泡沫密度會有所差異，機(jī)械強(qiáng)度、脆性、韌性、阻燃性、降解性能和防水性能等也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

杉木樹皮成分中還含有大量的單寧，可用來制備泡沫材料，所制備的泡沫具有性能穩(wěn)定、易降解和可回收利用等特點(diǎn)。此類泡沫一般為硬質(zhì)塑料，能夠抵抗化學(xué)物品的腐蝕，也能耐潮濕風(fēng)化，且力學(xué)性能良好、導(dǎo)熱系數(shù)低，可作為減震和阻燃材料，對杉木樹皮中單寧的有效利用可為泡沫行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)。

此外，杉木樹皮還可以用作生物質(zhì)炭和漂白纖維的制備，甚至用于治療漆瘡和癌癥。

4結(jié)語

我國的杉木樹皮資源目前主要在部分缺材地區(qū)作為薪材使用，少部分作為農(nóng)村屋頂覆蓋材料，大部分杉木樹皮被遺棄在自然環(huán)境中腐朽消散，僅有少數(shù)學(xué)者將其作為科研對象進(jìn)行研究。根據(jù)杉木樹皮的研究進(jìn)展得出，杉木樹皮價(jià)格低廉，用途頗多，可用于人造板、膠黏劑、重金屬離子吸附和泡沫材料等領(lǐng)域，若能對其加以合理開發(fā)利用，則會產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的生態(tài)及社會效益，對廢棄物高效利用的發(fā)展具有推動(dòng)作用。