西北農林學子創新木質資源無醛原位膠合技術,引領綠色建材產業變革
“以前做竹制家具,總擔心膠粘劑釋放甲醛;現在有了這項原位膠合技術,不用額外加膠,既環保又省錢!” 近日,在西北農林科技大學林學院的中試實驗室里,工作人員展示著用新型無醛膠合技術制成的竹質板材時,難掩興奮。這項由林學院陳林老師主導研發、劉子杰等 5 名學生輔助推進的 “木質資源無醛原位膠合” 技術,不僅破解了傳統膠合工藝的環保與成本難題,更讓竹材等高值化利用有了全新路徑。
直擊行業痛點:傳統膠合困局待破,創新技術應運而生
木質材料膠合是竹材、木材加工產業的核心環節,從家具制造到建筑裝修,都離不開高效可靠的粘結工藝。然而長期以來,行業始終被兩大痛點困擾:一方面,傳統工藝依賴的酚醛樹脂、脲醛樹脂等膠粘劑,會持續釋放甲醛等有害物質,既危害消費者身心健康,又造成環境負擔,且生產原料依賴石油基產品,與 “雙碳” 目標相悖;另一方面,雖有企業嘗試用異氰酸酯類膠、天然生物質膠替代,但前者成本高達 300-500 元 / 公斤,后者工藝復雜、粘結強度不足,均難以實現工業化大規模推廣。
“市場需要的是既環保無醛,又成本低、易操作的技術。” 陳林老師深耕竹質復合材料研究多年,深知行業痛點。為突破這一困局,他帶領團隊從 2023 年起開展專項攻關,劉子杰等 5 名學生則圍繞實驗操作、數據記錄、原材料初步篩選等工作提供輔助支持,經過上百次配方調試與工藝優化,最終創新提出 “原位表面液化” 粘結技術。
技術創新突圍:無醛、低成本、易工業化,三大優勢打破瓶頸
這項技術的核心突破,在于顛覆了傳統 “先制膠、再涂膠” 的模式 —— 以低成本氫氧化鈉溶液為催化劑、甘油為反應試劑,無需提前制備膠粘劑,只需按特定比例將兩種試劑混合后,直接涂覆在待膠合的竹材表面,再通過精準控制的熱壓工藝即可完成粘結。
“關鍵在于‘原位’二字。” 陳林老師解釋,技術僅對竹材表面層進行液化改性,無需對材料整體處理,大幅降低了能源與原料消耗,解決了傳統生物質液化粘合 “高能耗、高成本” 的問題。為確保粘結效果,團隊還設計了精細化的熱壓參數:溫度覆蓋 120℃-180℃,時間設定 40 分鐘、60 分鐘、80 分鐘三檔,壓力控制在 0.5MPa-2.5MPa,并采用 “先升溫至 120℃保溫、再升溫至 160℃二次保溫” 的分段程序,最終使成品粘合強度達到行業標桿水平,且經檢測完全無甲醛釋放。
與傳統技術相比,該方案的成本優勢同樣顯著。據測算,其核心試劑甘油、氫氧化鈉采購成本低,且省去膠粘劑制備環節,整體工藝成本較異氰酸酯類膠降低 90% 以上,甚至低于傳統含醛膠,同時減少對石油基原料的依賴,每生產 1 立方米竹質板材可減少碳排放約 12 公斤,真正實現 “環保與經濟雙贏”。
成果落地提速:中試線穩定運行,產品已切入家具市場
目前,在陳林老師的主導下,項目已完成從實驗室小試到中試的關鍵跨越:實驗室階段,樣品粘結強度、環保性能均通過權威檢測;2024 年底搭建的竹材自膠合中試生產線,已實現連續穩定運行,可日產無醛竹質板材 50 余張,產品良率達 95% 以上。
更令人振奮的是,技術成果已初步走向市場。團隊與陜西、四川等地的 3 家竹制品企業達成合作,部分無醛膠合竹材已應用于家具板材、竹工藝品生產,“客戶反饋很好,尤其是兒童家具企業,對無醛屬性需求迫切,訂單量正在逐步增加。” 負責輔助對接企業的學生劉子杰介紹,目前產品已進入西安、成都等地的主流建材市場,初步形成 “研發 - 生產 - 銷售” 的小閉環。
政策市場雙驅動:前景廣闊,助力產業綠色升級
從政策層面看,這項技術正契合國家綠色發展導向:國家發改委《產業結構調整指導目錄(2024 年本)》明確將低 VOCs 含量膠粘劑納入鼓勵開發范圍;2025 年即將實施的強制性國標 GB 18580-2025,更將人造板甲醛釋放限量強制提升至 E0 級(幾乎無醛釋放),倒逼行業加速向無醛技術轉型,為該技術推廣提供了政策支撐。
從市場需求看,隨著消費者環保意識與健康需求提升,無醛膠合板市場規模正以每年 15% 的速度增長,預計 2025 年將突破 500 億元。“我們的技術不僅能替代傳統含醛膠,還能拓展竹材應用場景。” 陳林老師表示,下一步計劃優化工藝參數,將技術適配范圍從竹材擴展到松木、杉木等木材,同時推進中試線規模化升級,目標在 2026 年實現年產 1 萬立方米無醛板材的產能,進一步切入建筑模板、軌道交通板材等高附加值領域。
這項由陳林老師主導、學生輔助推進的技術創新,不僅為木質資源加工產業點亮了 “零醛” 方向,更將通過延伸竹產業鏈,帶動竹產區就業與經濟增收,為生態文明建設與鄉村振興注入新活力。
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