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鮑濱福小組研發(fā)系列新型木竹材保護劑
木竹材保護主要通過防腐、干燥、阻燃和改性等手段實現(xiàn)。節(jié)約和合理利用木竹材資源，對建設資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會，保護森林資源、改善生態(tài)環(huán)境具有現(xiàn)實意義。在國家自然科學基金等多個項目的資助下，浙江農林大學教授鮑濱福領銜的團隊經過十多年攻關，成功研發(fā)出系列新型木竹材保護劑，解決了現(xiàn)有木竹材保護劑毒性大、易流失等共性難題。
巨大的木竹保護市場
木竹等材料取材、加工方便，因而成為人類使用最古老的建筑材料之一，中國古建筑的構架大多數(shù)也為木結構。但在使用過程中，木材和竹材都容易遭受真菌侵襲而腐朽、霉變，嚴重影響使用壽命。為解決這一問題，木竹材往往都要進行防腐、防霉等保護處理。
我國開展木材保護尤其在木材防腐方面歷史悠久。在古代木材防腐方面，有防腐劑浸泡、防腐劑涂刷和炭化處理多種方法。從1911年在津浦鐵路大槐樹地區(qū)建設國內第一家枕木防腐廠算起，我國大規(guī)模工業(yè)化木材防腐已有百年歷史。但以水載型木材防腐劑、木材改性等新技術、新工藝為主的現(xiàn)代木材保護研究和應用只有十幾年時間。
目前我國年木材總消耗量超過3億立方米，其中建筑用材、農用支護、采礦坑木、家具、裝飾等消耗木材占2/3左右，這些木材基本上沒有進行防腐處理。國外通常15%以上的木材經過防腐處理，有的國家甚至高達50%。一方面我國木材資源匱乏，另一方面我國木材使用過程中浪費驚人。
按照2005年國務院轉發(fā)國家發(fā)改委等12部門《關于加快推進木材節(jié)約和代用工作意見》中，要求到2010年我國木材防腐比例占國內商品木材產量的5%左右推算，我國木竹防腐和保護市場潛力巨大。
近年來我國大力提倡和鼓勵對木材進行防腐、防蟲(蟻)、防霉、干燥、阻燃、改性等保護處理。在此情況下，我國現(xiàn)代木材保護工業(yè)從無到有，發(fā)展快速，目前，木材防腐企業(yè)已發(fā)展到340多家，防腐木材年生產能力已超過600萬立方米。近兩年，每年向社會提供防腐木材超過200萬立方米，按延長木材使用期限3~8倍測算，每年至少可節(jié)約木材1000萬立方米。
兼顧長效和低毒
經過防腐處理的木竹材可用于陽臺地面、花園地臺及道路、戶外桌椅、欄桿、公園亭臺樓榭、橋梁、親水平臺、花架、戶外垃圾箱等。而且木竹材所構成的局部環(huán)境最接近自然，更符合人們的審美追求。在經濟發(fā)達地區(qū)，木制房屋、木制建筑和景觀設施正逐步興起。
“木材在戶外作為景觀使用，必須經過防腐處理才更經濟、更耐用、更安全?！闭憬r林大學副校長鮑濱福教授說，“以前，市場上的竹木材使用的保護劑主要是歐美已禁用的銅鉻砷、五氯酚鈉等含有毒物質的藥劑，而且關鍵技術都掌握在國外技術人員手中。所以我們的研究重點是找到兼顧長效、低毒的保護劑。”
中國竹類種植面積和竹產業(yè)產值均為世界第一，種植面積達500 多萬公頃，目前年產值約900億元。相對于木材而言，竹材的可再生性好，生產周期短，產量高。在木材資源日益缺乏的今天，在許多行業(yè)已逐漸取代木材而廣泛應用。
但在加工、貯運和使用過程中，極易發(fā)生霉變、蟲蛀現(xiàn)象?，F(xiàn)階段防止竹材霉變、蟲蛀的方法有高溫炭化和用保護劑處理兩種。高溫炭化處理可以殺死竹材上的霉菌和蛀蟲，并起到一定的保護作用，但在加工、貯存和使用過程中，如果條件適合，同樣會發(fā)生霉變和蟲蛀現(xiàn)象，因此還需要進行保護劑處理。而有些竹制品需要保持其本色，則必須進行防霉、防蟲處理。
“傳統(tǒng)的木材保護劑如CCA、ACQ和PcP-Na可以有效防止木材腐爛，但對竹材霉變效果較差，又由于這些保護劑含有重金屬，在美國、歐盟等被禁止或限制使用，造成很多竹制品無法出口?！滨U濱福說。
由于市場上應用的一些木竹材保護劑在防霉效果上達不到要求或者影響竹材的后續(xù)加工，無法應用于竹制品的加工、貯運和使用之中的防霉、防蟲處理。因此，急需尋找高效、廣譜、價廉，且適用于竹材工業(yè)化生產的保護劑及處理技術。
滿足食品包裝要求
因此，加快木竹材保護新技術、新工藝、新產品的研究開發(fā)，促進我國木竹材保護產品的生產和消費向節(jié)材型和環(huán)保型方向發(fā)展，開發(fā)和生產高效、低毒、多品種的木材防護藥劑，就成為鮑濱福團隊的主要目標。
從2000年開始，在國家自然科學基金委員會、有關研究院和一些企業(yè)的支持下，鮑濱福和項目組成員開始針對相關的技術進行科研攻關。開發(fā)適合竹制品加工、貯存、使用的竹制品，特別是竹材人造板的防霉系列產品，解決竹制品在加工、貯存、使用過程的霉變和蛀蟲危害問題。
課題組以天然產物殼聚糖，即由蟹、蝦、龍蝦的殼生產而來的一種葡萄糖胺聚合物替代劇毒物質鉻，開發(fā)出具有長效、低毒等特點的改性殼聚糖金屬配合物保護劑，一舉攻克了建筑用木竹材保護劑難以同時兼顧長效、低毒的技術難題。該團隊還優(yōu)選出效果好的有機殺菌劑、高效乳化劑，發(fā)明了具有高效、無色等特點的水基型有機殺菌劑保護劑，攻克了竹材易霉變和裝飾用保護劑顏色深等技術難題。在此基礎上，研究人員以無毒天然產物竹醋液為原料，創(chuàng)建竹醋液快速評價方法，采用乳化、螯合等技術，發(fā)明了無毒型竹醋液基保護劑，解決了木竹保護劑難以滿足食品包裝、農業(yè)領域對無毒要求的技術難題。
在該項目成果驗收時，以中國工程院院士、木材加工與人造板工藝專家張齊生為主任，中國工程院院士、林業(yè)工程與林產化學加工專家宋湛謙為副主任的鑒定委員會認為，該項目開發(fā)出的竹材板保護劑系列產品，不含有害的重金屬等物質，對人畜和環(huán)境生物安全無害。竹材人造板的保護劑系列產品的應用推廣，可以提高我國竹制品，特別是竹材人造板的產品質量，擴大竹制品的應用范圍，推動我國竹制品產業(yè)的提升。
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