电话:010-68705020
文章
  • 文章
搜索
首页 >> 新闻中心 >>协会要闻 >>协会动态 >> 吴义强院士团队:“小木板”屹立“世界林”
详细内容

吴义强院士团队:“小木板”屹立“世界林”

副本_副本_未命名.png

微信图片_20220623153219.jpg

一块“小木板”,背后天地大。中南林业科技大学吴义强院士(中国木材保护工业协会专家委员会主任)团队研究了31年,不断改良、研发胶黏剂与人造板生产技术及装备,并将秸秆、芦苇等农林剩余物变废为宝。根据团队研发技术生产的人造板,手握全球最严安全标准;团队提出的“木质材料阻燃抑烟功能叠加耦合理论”更成为国际首创。

年产量已达3亿立方米,占全球总量6成以上。中国制造的一块块人造板,变成桌椅家具、工程装饰、车船内饰,在日常生活中随处可见。

平平无奇“小木板”,“掰开”才觉不一般。不管是胶合板,还是刨花板、纤维板,都面临着共同的难题——甲醛污染、易燃冒烟。

中南林业科技大学吴义强院士团队,已经和“小木板”较了31年劲——甲醛释放量最高仅有0.025mg/立方米,领跑全球;木材阻燃与抑烟叠加耦合,开创行业先河……

如今,该团队研制出的人造板,既下得了百姓家庭、交通工具等“生活寻常”,更出现在人民大会堂、伊朗总统府等地,上得了“国家厅堂”。

微信图片_20220623153229.jpg

“隐形杀手”难出逃:锁住甲醛,全球最严

6月18日,广西丰林木业集团股份有限公司生产车间内,生产线正高速作业,热压机“一开一合”,一块块平整的人造板“新鲜出炉”。

该公司共6个生产基地,依托吴义强院士团队的科研成果,6条忙碌的生产线每年人造板产能高达180万立方米,可创造产值28亿元。

生产线旁,几盆小花、绿植开得正好。很难想象,这是与甲醛相伴的人造板生产车间。

甲醛,被世卫组织定为一级致癌物。但目前而言,人造板尚无法“逃避”甲醛“陪伴”。已有100多年历史的醛类胶黏剂,因其成本低、胶黏性强、无色不留痕等优势,依旧是全球90%人造板生产的“最佳搭档”。但它带来的甲醛具有很强的刺激性气味与毒性,“害人于无形”。

这一点,作为吴义强院士团队核心成员的袁光明教授深有体会。大学毕业后他曾在人造板厂待过6年,那时他最害怕在热压机前作业——被添加了醛类胶黏剂的人造板,只要“过机”,遇上高温的甲醛瞬间化身一股“热浪”,熏得人眼睛疼,心里更疼。他记得,那时候许多来厂实习的年轻人一进车间,就只想跑出去。

跑,不是办法;做,才有出路。

他们要做的,是和一个名为“游离甲醛”的“隐形杀手”作战,但“连作业都没得抄”。

研发的胶黏剂,或游离甲醛超标,或本身未形成足够强度,又或是不耐水耐潮、不耐老化易断裂降解等,都是实打实的难关。

关关难过关关过。摸着石头过河,团队“憋”出两个“大招”。

“一是从游离甲醛源头胶黏剂下手,二是创新人造板的制造工艺技术和装备。”袁光明介绍,通过调整投料、配比等方法,团队先后研究出系列新型绿色胶黏剂,从源头上控制游离甲醛的含量。同时,通过改进制造工艺,使人造板在使用过程中甲醛不解聚,将甲醛“锁死”在板内。

“依托吴义强院士团队的技术,我们的人造板现在最高能做到甲醛释放量仅有0.025mg/立方米。”广西丰林木业集团股份有限公司总经理王高峰很自豪。

什么概念?国内对人造板甲醛释放量强制标准为≤0.124mg/立方米,国际标准则规定≤0.03mg/立方米即可认定为“零醛排放”。

0.025mg/立方米——这不仅是当今中国人造板业的“天花板”,也成为了全球范围的行业标杆。

微信图片_20220623153508.jpg

“遇火不着”非虚言:阻燃抑烟,国际首创

一块普通木板,一块防火板,外观大同小异,遇火就相差“十万八千里”。

在中南林业科技大学人造板成果展示室内,有一个小小实验台,几乎每个拜访者都会动动手“玩把火”——用乙炔喷枪分别点燃两块木板,普通木板很快燃烧冒火、气味浓烈,防火板则只是表面些许变黑,无烟更无味。

防火板“不为所动”,内里“大有乾坤”。这得益于团队所研发的锡掺杂硅镁硼、锌掺杂磷氮硼等一系列绿色阻燃剂。这些比果冻稀一点、比水又稠一点的试剂,被均匀地混在了木材里。

木材在200℃高温时会降解出可燃烧的小分子物质,温度越高、降解越剧烈。绿色阻燃剂的存在,能跟随木材不同的受热程度,分解产生不同的化学成分,阻止其燃烧,抑制有毒烟气的排放。

基于绿色阻燃剂的研究成果,团队更是在世界上首次提出“木质材料阻燃抑烟功能叠加耦合理论”,研制出“固液气立体屏障协同防火技术”。

“木材燃烧是一个链式反应,需满足可燃物、氧、热量这三大条件。我们要做的就是切断链条、破坏条件,阻止其燃烧。”团队成员卿彦教授介绍。这好比抽掉其中一张牌,多米诺骨牌效应就无法完成。

殊不知,为了尽可能精准找到那些关键的“牌”,吴义强带领团队历时近十年时间,筛选过上万种阻燃抑烟化合物,才有横空出世的惊人技术——即使在1000℃以上高温的火场中,木材也能做到不燃烧、不发烟,防火性能全球领跑。

目前,团队研发的防火人造板,最高水平可达到国家标准中的A2级(不燃级)。而在它之上的A1级产品,类似于本身就不能燃烧的石头,产品利用领域极为有限且罕见。

在成果展示室内,还有几个“大家伙”令人忍不住多看两眼。几根静静地“躺”在角落的大原木,是吴义强团队要攻克的下一个大关。放眼全球,目前尚无一国针对原木整体阻燃技术开展研究,这是一项被看作不可能完成的任务。

真的能成?记者投去好奇的目光。吴义强却“卖起了关子”,淡淡一笑。这一笑,令记者更期待团队下一次的“首创”。

“农林剩余”成现金:变废为宝,再迎挑战

作为农业大国,我国每年的农林剩余物可达15亿吨,其中,秸秆就占了10亿吨。这些倒在农田的“垃圾”,往往被农民一把火烧了。

能否让“枯木逢春”“变废为宝”?只是,秸秆自带蜡质层,传统的胶黏剂搞不定它,从国外引入异氰酸酯胶黏剂单价高达2万元一吨,太贵了。

那就再研制一种能解决问题的新型胶黏剂!

吴义强团队另辟蹊径,尝试将秸秆体内的有机物与无机物相结合,开创有机—无机杂化交联技术,从而有了全球首创的“无机胶黏剂”,成功用于生产零甲醛无机胶黏秸秆人造板,而价格只有2000元一吨。

但这仅是“变废为宝”的第一步。“秸秆质地蓬松,杂质成分多,用传统人造板技术来套,肯定行不通。”吴义强告诉记者,为此团队首创“机械、气流一体化破碎分选装备与技术”,把破碎的秸秆变成粗、细“分明”的纤维或碎料。

新的问题又来了。无机胶黏剂因为含水量较大,施胶量是传统人造板的5倍左右,用传统铺装方法,铺不均匀。

于是,团队开始思考采用分级铺装,并研究出一种叫“多级钻石辊”的利器。一根根表面有许多六边形“锯齿”的“铁杆”,将它们“并排”,并精确、巧妙控制其间隙。如此一来,便能让施加了无机胶黏剂的秸秆纤维或碎料“落料”更均匀。

他们甚至让秸秆“吃”上了“胶囊”。

原来,无机胶黏剂固化所需时间较长,为了不影响生产效率,团队专门研究了一种“自热胶囊”,里面装了“引发剂”。当人造板经过热压机,胶囊破损,“引发剂”跑出来便会引发无机胶黏剂“自加热”。“就好比我们吃的‘自热饭’吧,它的存在不也是为了帮助你节省时间吗?”吴义强打了个比方。

一路“升级打怪”,2018年,全球首条全自动秸秆无机人造板生产线“出道”,目前全国已推广20余条。1吨秸秆大约能增收400元,让不少农民尝到甜头。

“我国60%的木材依赖进口,保障木材安全还要依靠科技的力量来开源。”吴义强说,眼下,团队又将目光望向了生长在洞庭湖畔浩浩汤汤的芦苇荡。

2018年,习近平总书记考察长江岳阳段时,留下了“守护好一江碧水”的殷切嘱托。如何让年产100万吨的芦苇,从过去造纸原料转型为环保产业原料,又是新的挑战。

不过,团队信心满满。芦苇在纤维形态等方面都比秸秆要好,而且对无机胶黏剂、有机胶黏剂“通吃”,能进一步降低成本。

如今,在常德汉寿,一条小规模的芦苇人造板生产线正在运行,针对芦苇特性的胶黏剂也已顺利研制,团队正朝着更大的生产规模探索……

站在前辈的“肩膀”上接续奋斗

刘明(广西丰林人造板有限公司总经理)

身为中国人造板产业生产线上的一分子,我几乎天天与人造板材打交道。

此次作为湖南日报青年观察员,深入吴义强院士团队的技术推广基地近距离观察,新的体验,令我对自己的职业有了新理解,更觉眼前一块块木板,虽“其貌不扬”,但“别具力量”。

遥想大学本科时期,我选择了木材科学与工程专业,曾见证科研人员忍着难闻的气味,或扎根实验室、或坚守在车间,日夜寻找胶黏剂“密码”,破解人造板“顽疾”。虽四处碰壁,却百折不挠。

如今的生产线,已实现全自动化。宽敞明亮的车间里,生产线高速运转释放“热浪”,块块木板飞驰于机器间散发幽香,恍如“换了人间”。眼前所见,感慨之情油然而生:不经一番寒彻骨,怎得木板扑鼻香?

得益于吴院士团队的不懈努力,如今的中国人造板技术,成了业界“天花板”,屹立世界之林。我由衷为这项“中国制造”自豪,更感到这份“职业荣誉”来之不易。

今年我31岁,和“木头”已结缘十年。巧的是,吴院士团队与人造板的“较量”也已持续31年。

作为年轻一代,我们站在了前辈的“肩膀”上。接续奋斗,是使命担当;“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”,吾辈当时刻铭记!