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用可更新植物资源开发材料

2014-04-27来源:中国林业网

据新西兰林业研究机构Scion(原新西兰林业研究所)2006年年度报告:从可更新植物资源获取新材料研究也是新西兰林业科技研究的重点之一。由于生物聚合物和天然纤维在全球的广泛应用,Scion正在为新西兰植物纤维作物打造新的机会。科学家们正在研究木质纤维和亚麻纤维,希望制造出新型生物复合材料,并为生物塑料和生物树脂的应用提供功能聚合物。

一、从可更新植物资源获取新材料的研究

1.新型木质纤维塑料

2005年,Scion已经为木质纤维在工业中的应用开发了一种新的原材料,这不仅可以简化木塑复合材料的生产,而且能提高木塑复合材料的机械性能。为了克服与木质相关的操作上的困难,Scion已找到一种新方法,将木质纤维转化为适合挤出成型和注射成型的木屑颗粒。Scion根据《专利合作条约》已申请国际应用以保护该技术。

2.环保智能型生物塑料

Scion与其商业合作方合作,致力于可降解生物塑料材料的研发。由于欧洲和日本的监管者逐渐倾向于可降解材料,这类产品在这些出口市场上有着绝好的机会和广阔的前景。同样的生产工艺对粘合剂、涂层、泡沫或合成物和纤维材料等其它聚合物产品的生产也非常有用。Scion在检测和制造生物降解塑料方面有着丰富的经验,并建立了生物功能粘合剂数据库。

3.独特的天然纤维复合材料

Scion与其合作方专注于亚麻纤维的应用研究。与其它天然纤维相比,亚麻纤维具有极为出色的强度特性,其性能超群。为开发有视觉吸引力的复合材料,生物聚合物网络(BPN)正在研究怎样将更漂亮的亚麻纤维应用到内墙板的生产中。

二、生物材料研究

1.纤维与复合材料

木材和农作物中的天然纤维不仅数量丰富,而且是一种可更新的原料。天然纤维具有出色的机械和物理性能,相比合成纤维,天然纤维更轻更便宜。为了用生物纤维制造新产品,新西兰正加强对天然纤维与其他基质材料结合后特性的研究。其研究领域主要有:(1)木塑复合材料,即采用新技术加工制造木质纤维强化塑料、生物塑料及相关的母胶,主要应用领域为挤出成型和注射成型;(2)用生物可降解聚合物和复合材料制造产品;(3)以木质纤维和天然纤维为原料的高性能复合材料的液体复合成型技术(树脂传递模型、树脂渗透成型法);(4)挤出成型和注射成型技术及塑料和生物塑料的热力塑形;(5)生物发泡塑料;(6)生物复合材料中的纤维-细胞壁交互作用,聚合物-纤维交互作用及纤维-水交互作用。

2.利用生物质制造工业产品

新西兰正在致力于将生物质原料转化成高附加值产品(如专用化学品和中间产品,功能聚合物和粘合剂),以用于粘合剂、涂层和塑料的生产中。新西兰正研究生物发泡塑料及怎样利用天然纤维或填料生产生物复合材料。其主要研究领域包括:(1)化学品和聚合物:研发具有生物性、可持续性及可更新并可用于专用化学品工业或复合材料和纤维材料研发中的化学品中间产品或聚合物添加剂,在提取、转化生物性中间产品和产品时,应注重环保和清洁;(2)纤维与复合材料/生物复合材料:进一步研究木质与非木质天然纤维在与聚合物或生物聚合物基质材料相结合后的特性描述和评价,以利用这类生物纤维制品制造生物复合材料;(3)塑料、生物塑料、生物树脂和生物发泡塑料:可开发生物塑料化合物或生物树脂合成物以满足加工和性能要求。面向终端应用,正研究聚合物或生物聚合物与其他聚合物或生物聚合物、或添加剂或生物纤维加以混合的配方。生物发泡塑料的生产和加工也在开发之中;(4)生物活性、功能和生物适合材料:其重点是将天然生物活性添加剂或其它功能性生物添加剂加入到塑料、涂层、粘合剂和复合材料中,并优化加工制造工艺;(5)生物材料的可持续性和降解:生物材料与不同环境之间的交互作用日益重要。目前正在进行生物材料系列的研发,如可控性降解材料(programmably degradable materials)、环保智能性材料及可持续性生物材料。这些可降解塑料和复合材料可应用在包装、苗圃、园艺、农业、林业及其它行业;(6)生物纳米技术和生物纳米材料:这是日益重要的研究领域,其研究对象是具有全新的性能和功能的新型材料和产品,主要研究活动包括分离和使用天然纤维状材料制成生物复合材料,改变目标聚合颗粒和生物聚合物的结构。

3.化学制品与聚合物

由于石油化学制品原材料不可再生而导致成本上升,制造商开始从可更新的天然资源中寻找原材料。这些可更新原料将促使新型化学制品的产生。利用天然材料生产相容的、功能性的专用化学制品还面临着许多挑战,这不仅需要利用新的方法提取和应用衍生化学品,还应采用清洁工艺如超临界流体或酶转化液。

新西兰在努力开发生物可持续、可更新的化学制品,其研究重心是:(1)多酚复合体及其它天然化学制品的提取和特性描述;(2)使用从松树皮和其它物质提取的天然多酚制造专用化学制品、树脂和聚合物,这类产品面向终端用户市场;(3)对生产有用化学制品和前体生物质及其残留物进行特性描述和评价;(4)生物化学制品的化学和酶转化;(5)人造板中的单宁酸添加剂;(6)生物活性聚合物与生物活性塑料和复合材料;(7)塑料工业的专用母胶。