我國(guó)蘆葦人造板研究進(jìn)展與發(fā)展建議
蘆葦（Phragmites communis Trin.），禾本科，蘆葦屬，是一種廣布世界各地的多年生草本植物，蘆葦種群成為濕地植物種群的建群種之一，有“第二森林”的稱號(hào)，發(fā)揮著巨大的生態(tài)學(xué)功能以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值。我國(guó)蘆葦資源豐富，現(xiàn)有濕地面積5 360.26萬(wàn)h㎡，其中蘆葦重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)是湖南洞庭湖、遼寧盤錦、新疆博斯騰湖等濕地，蘆葦面積達(dá)50多萬(wàn)h㎡，年產(chǎn)蘆葦250萬(wàn)～300 萬(wàn)t。
20世紀(jì)90年代我國(guó)開(kāi)始了蘆葦人造板的研發(fā)工作，90年代末期已有數(shù)條蘆葦刨花板生產(chǎn)線建在黑龍江、新疆等地，近年在遼寧盤錦也投產(chǎn)一條連續(xù)平壓蘆葦刨花板生產(chǎn)線。目前，蘆葦人造板并沒(méi)有取得較大的發(fā)展，但隨著人們對(duì)濕地經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的日益重視，以及人造板產(chǎn)業(yè)尋找可替代資源的興起，蘆葦作為人造板原料具有一定的市場(chǎng)前景。
1、蘆葦?shù)臉?gòu)造與性質(zhì)
蘆葦為禾本科多年生植物，有多年生的根狀莖，地上部分一年一熟。蘆葦?shù)恼麄�(gè)植株可分為根、根狀莖、莖、葉、花和種子6個(gè)部分，人造板制造主要是利用蘆葦莖稈。蘆葦?shù)那o稈直立，直徑為0.4～2.0 cm，莖稈壁厚平均為0.41 mm，地上莖桿高為1～3 m。蘆葦莖稈的顯徽構(gòu)造：在橫切面由外向內(nèi)依次為表皮、薄壁細(xì)胞層、纖維組織帶、維管束、基本薄壁組織和髓芯薄壁組織，蘆葦莖桿各組織含量見(jiàn)表1。
蘆葦莖桿化學(xué)成分與木材相似，主要包括纖維素、木質(zhì)素、戊聚糖、灰分和溶劑抽提物等成分，幾種常用的人造板用原料與蘆葦化學(xué)成分對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
由表2可見(jiàn)，蘆葦?shù)幕曳趾扛哂谀静�，但低于農(nóng)作物秸稈。蘆葦?shù)睦w維素含量較高，且蘆葦纖維較長(zhǎng)。沒(méi)有腐朽的蘆葦制備的纖維在自然條件下顏色較淺，且沒(méi)有刺激性氣味，適合用于制造高品質(zhì)的人造板。
蘆葦?shù)男阅芘c木材有一定的差異。蘆葦莖稈的氣干密度約為0.57 g/cm3，按木材密度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬中等重，高于松、杉、楊等人工林木材。蘆葦莖稈表皮有一層光滑的蠟質(zhì)層，影響膠黏劑的滲透性，進(jìn)而會(huì)影響板坯的膠合強(qiáng)度。在蘆葦人造板制造中，需要根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)來(lái)制定具體的生產(chǎn)工藝，采用機(jī)械方式破壞蠟質(zhì)層或采用高性能的膠黏劑以滿足膠合強(qiáng)度要求。蘆葦莖稈表皮的硅物質(zhì)含量高，王新洲等研究認(rèn)為蘆葦表皮中的硅物質(zhì)可在人造板中起到防水作用，不添加防水劑的蘆葦人造板也能達(dá)到刨花板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中耐水性能的要求，過(guò)多地添加防水劑會(huì)阻礙膠黏劑浸潤(rùn)蘆葦纖維組織。蘆葦莖稈外表面的潤(rùn)濕性弱于木材但優(yōu)于農(nóng)作物秸稈，內(nèi)表面的潤(rùn)濕性比木材好，采用水溶性脲醛樹(shù)脂膠制造的蘆葦人造板的性能優(yōu)于麥秸稈人造板。
2、蘆葦刨花板研究
蘆葦刨花板（俗稱蘆葦碎料板），是以蘆葦莖桿經(jīng)過(guò)破碎且分離髓芯等薄壁組織后得到的蘆葦纖維料為單元制備的人造板。蘆葦碎料單元的形態(tài)不規(guī)則，需經(jīng)過(guò)特殊的破碎工藝并篩分后得到不同板坯結(jié)構(gòu)所需的形態(tài)單元，破碎程度根據(jù)破碎工藝不同而變化。
韓廣萍等使用脲醛樹(shù)脂制備蘆葦刨花板。研究表明，蘆葦刨花的尺寸對(duì)板材的力學(xué)性能影響很大，蘆葦碎料的尺寸越小，板材物理力學(xué)性能愈好。施膠量為10%、13%和15%時(shí)，蘆葦刨花板的靜曲強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和2 h吸水厚度膨脹率均能達(dá)到GB/T 4897—2015《刨花板》中干燥狀態(tài)下使用的普通用刨花板的性能要求。隨施膠量的增大，蘆葦刨花板的力學(xué)性能呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。研究認(rèn)為蘆葦莖桿的破碎是制備蘆葦刨花板的關(guān)鍵工藝。
Mohammad等使用脲醛樹(shù)脂制備蘆葦/木材/蘆葦三層刨花板。結(jié)果表明，蘆葦含量為40％、蘆葦碎料施膠量為12％、熱壓溫度為185 ℃時(shí)，蘆葦/木材/蘆葦三層刨花板的力學(xué)性能最佳。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)蘆葦碎料的施膠量大于木材刨花的施膠量。
3、蘆葦纖維板研究
蘆葦纖維板是指將蘆葦莖桿加工刨片后進(jìn)行熱磨獲得蘆葦纖維，以蘆葦纖維為單元制備的人造板。張亞慧等采用蘆葦和楊木為主要原料制備纖維板。研究確定的優(yōu)化制造工藝為混合比例（蘆葦∶楊木）70∶30，密度0.80 g/cm3，施膠量14%，防水劑量2%，纖維板的性能指標(biāo)能滿足GB/T 11718—2009《中密度纖維板》規(guī)定的在干燥狀態(tài)下使用的家具型中密度纖維板的要求。
王新洲等研究了蘆葦作為纖維板原料的特性。結(jié)果顯示，蘆葦纖維得率達(dá)到了87.4％，表明蘆葦是一種可代替木材來(lái)制造纖維板的原料；蘆葦纖維板的物理力學(xué)性能隨密度的增大而增強(qiáng)，24 h吸水厚度膨脹率隨密度的增大而呈上升的趨勢(shì)；當(dāng)密度≥0.85 g/cm3，脲醛樹(shù)脂的用量為12％和14％時(shí)，蘆葦纖維板具有很好的力學(xué)性能。
張新荔等采用無(wú)機(jī)膠黏劑制備蘆葦纖維板，以硬脂酸和氟硅酸鈉為無(wú)機(jī)膠黏劑水玻璃的改性劑。研究得到蘆葦中密度纖維板的較佳制備工藝為板材密度0.80 g/cm3、施膠量25%和改性劑量5%時(shí)，制備的蘆葦中密度纖維板的靜曲強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和24 h吸水厚度膨脹率能達(dá)到GB/T 11718—2009《中密度纖維板》中干燥狀態(tài)下使用的家具型中密度纖維板的性能指標(biāo)要求。
4、蘆葦纖維復(fù)合材料研究
蘆葦纖維復(fù)合材料是指以具有一定長(zhǎng)徑比的蘆葦纖維為增強(qiáng)材料，與高分子樹(shù)脂聚合物為基體材料制備的具有優(yōu)良性能的復(fù)合材料。夏英等采用堿改性處理蘆葦纖維，得到堿處理改性蘆葦纖維用于聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（PP/EVA）的增強(qiáng)材料。研究發(fā)現(xiàn)，堿處理能夠顯著提高聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物材料的力學(xué)強(qiáng)度，添加蘆葦纖維有助于基體中的球晶向晶區(qū)同一類型轉(zhuǎn)化，堿處理改性蘆葦纖維對(duì)基體具有異相成核作用，堿處理蘆葦纖維的最佳條件為“NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％、反應(yīng)時(shí)間3 h和反應(yīng)溫度100 ℃”。
趙頌等以聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐為增容劑，制備了聚丙烯/蘆葦纖維復(fù)合材料。研究表明，添加增容劑可以顯著提高復(fù)合材料的拉伸性能和彎曲性能，并改善蘆葦纖維與聚丙烯基體的界面結(jié)合性，提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。
5、蘆葦人造板的發(fā)展建議
與普通木質(zhì)人造板相比，蘆葦人造板具有顏色淺、材質(zhì)細(xì)膩、無(wú)刺激性氣味等優(yōu)點(diǎn)，與麥秸稈、稻草秸稈等農(nóng)作物秸稈人造板相比，蘆葦又具有產(chǎn)地集中、灰分含量較低等原材料優(yōu)勢(shì)。因此，采用先進(jìn)制造工藝制備綠色環(huán)保的高性能蘆葦人造板具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)蘆葦材質(zhì)特性和我國(guó)蘆葦資源特點(diǎn)，建議我國(guó)蘆葦人造板發(fā)展重視以下幾方面：
1）蘆葦莖桿表面的蠟質(zhì)層對(duì)膠黏劑的膠合性能影響較大，探究蘆葦蠟質(zhì)層的界面改性機(jī)理，研究低成本且高效的蘆葦表面處理技術(shù)，提高蘆葦蠟質(zhì)層的界面膠合能力，是提升蘆葦人造板性能的重要技術(shù)課題。
2）蘆葦獨(dú)特的構(gòu)造，決定了蘆葦人造板需要特殊的預(yù)處理技術(shù)與裝備。如研究制備具有高比表面積且尺寸均勻的蘆葦刨花單元及其裝備，是制造高性能蘆葦刨花板需要突破的技術(shù)難題。
3）蘆葦相對(duì)于木竹材料具有莖稈小、構(gòu)造復(fù)雜的特點(diǎn)，蘆葦資源作為人造板利用受到一定的限制。研究充分利用蘆葦?shù)淖匀恍螒B(tài)結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建最大限度保留蘆葦莖稈自然形態(tài)的板材成型工藝（如制備保留蘆葦縱向纖維形特征的蘆葦原態(tài)重組板材等技術(shù)研究）是蘆葦高效利用研究的重要內(nèi)容。
4）我國(guó)南方蘆葦原料的采收主要依賴人工，生產(chǎn)效率低且成本較高，研究適應(yīng)南方復(fù)雜濕地地形條件的機(jī)械采收裝備是提高蘆葦原料獲得效率的有效途徑，研發(fā)蘆葦高效收割、打捆、堆垛等配套設(shè)備是促進(jìn)蘆葦人造板產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。
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