科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

通过将纤维/粉末等形态的木材加工剩余物和回收热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯等）共混，经过熔融成型获得的木质基复合材料，是木材加工行业的重要新兴环节，可以实现木材加工剩余物的高值化利用。同时，该技术为木材加工产业链中加工剩余物高值回收、零剩余物等问题提供了解决方案。据科技部农村中心生物质能源产业发展战略研究报告显示，我国2020年该类材料的年产量达到500万吨，取代美国成为全球第一大材料及制品生产和出口国家，预计未来五年中国该类复合材料产销量将以超过10%的复合增长率快速发展。同时，作为生物质的木材加工剩余物是可再生有机碳最佳来源之一，每使用1吨木质基复合材料，相当于减少1立方米森林砍伐，减排***吨二氧化碳，节约80桶原油，节约11吨标准煤。

木材加工行业会产生大量的加工剩余物（例如木粉），这些加工剩余的回收利用对于木材加工行业的健康和可持续发展至关重要。近年来，以共混成型等技术为基础的木材加工剩余物回收利用企业蓬勃发展，其产品环境友好，市场前景非常广阔。然而，木材加工剩余物利用行业经过数十年的发展，逐渐进入瓶颈期，其产业的转型升级迫在眉睫。主要面临问题如下：

1. 生产能耗物耗大，成本高

传统木材加工剩余物在生产加工和回收利用方面的设备加工优化相对欠缺，造成人力和物力资源浪费，生产成本相对较高。对于木材加工剩余物的回收利用技术相对落后，配套设备老旧，运行过程中能耗高，造成回收利用成本高昂。目前，我国木材加工剩余物回收利用相关设备更新换代并不及时，其主要原因在于理论创新的缺乏和相关设备优化知识的欠缺，大量的木材加工剩余物被低效率地转化为品质参差甚至不佳的复合材料，收入与成本之间存在较大落差。

2. 木材加工剩余物复合材料质量不稳定，产品合格率低

利用木材加工剩余物制备的传统木质基复合材料存在填充量较少、界面结合强度低、产品尺寸稳定性差等问题，限制了该类材料的应用推广和产业转型升级。由于传统木质基复合材料在木材加工剩余物的利用上精细程度不够，原料本身就存在尺寸和物性等方面的差异，势必导致所得材料在力学强度、热稳定性等方面无法保持稳定的指标，产品合格率无法得到有效的保障。

因此，探索木材加工剩余物绿色、高效、规模化物理解纤技术，形成相关配套设备，提升木质基复合材料的产业化制备水平，是木材加工产业转型升级的重要助推。

需解决的主要技术难题

1. 微米木质纤维解纤制造技术

针对木质纤维的机械解纤规律，研制冷却水自动控温设备、双螺杆挤出机、四螺杆挤出机以及螺杆组件等专用设备或关键组件，优化设备设计，获得制备微米木质纤维的最佳技术工艺和技术方法。

2.微米级木质纤维的新型木质基复合材料制造技术

将木材加工剩余物处理为木粉，并与微米木质纤维改性的聚合物粒料作为新型木质基复合材料的原料，按照不同生产技术路线和生产工艺制造新型木质基复合材料。采用高混、密炼、配混等预处理技术工艺，通过全自动高精度连续式双螺杆挤出机，优化挤出流变温度、挤出压力和挤出速度等生产参数，制定合理新型木质基复合材料制备工艺，开发连续智能化新型木质基复合材料制造技术。

3、研发相关设备并形成成套生产线

研发关键功能组件并优化设备结构参数，形成成套系统的新型木质基复合材料制备生产线，推进技术的产业化进程，是又一关键技术难题。

期望实现的主要技术目标

a. 提高木质基复合材料的力学指标30%-100%；

b.降低木质基复合材料热膨胀系数20%-100%；

c.实现新型木质基复合材料的连续智能化生产；形成木质基复合材料的高效、低耗加工工艺系统，开发出木质基复合材料不同成型工艺的直接生产线。

处理进度