农作物秸秆定向复合材料的开发及应用

西北农林科技大学机械与电子工程学院的科研工作者利用农作物秸秆和塑料开发出了一种定向复合材料。通过自主研制的加工工艺和设备，以高密度聚乙烯作为黏接剂，将棉秆等农作物秸秆通过碾压、干燥、铺装、热压等工序制成复合板材，打破了人造板需将农作物秸秆磨粉或制成刨花后施胶热压的传统工序。这种复合材料具有强度大、耐水耐腐蚀、表面美观等优异特点，可用于建筑装修、家具制造、汽车装饰和包装。

此研究报告刊登于《农业工程学报》2010年第12期，题为“棉秆束/高密度聚乙烯定向复合板制备”，第一作者为西北农林科技大学机械与电子工程学院博士研究生漆楚生，其在博士研究生导师郭康权教授的指导下进行了长达三年的试验研究。

随着建筑装修、家具制造、汽车装饰、包装等行业的迅速发展，我国对木材的需求量不断增加，木材资源愈来愈紧张。农作物秸秆的化学组成成分包括纤维素、半纤维素和木质素等，与木材有相同的成分，只是含量不同，被认为是理想的木材代用材料，且农作物秸秆为一年生植物，年产量惊人，其中棉秆的产量为棉花产量的3¯5倍，仅我国新疆的棉秆年产量便可达900万吨以上。

现有的秸秆人造板是将农作物秸秆粉碎成刨花或细小纤维，并采用价格高昂的异氰酸酯作为黏接剂，这种加工方法破坏了秸秆原有的纵向强度，且能耗大，成本高，并影响了产品的物理力学性能。在此背景下，急需寻找一种新的低成本和高性能的生产方法。

西北农林科技大学研究者通过自主研制的碾压疏解设备将棉秆疏解成横向松散纵向不断裂的网状束，在用偶联剂进行改性后，添加高密度聚乙烯进行定向铺装后热压，最后进行表面加工。该复合板的静曲强度、弯曲弹性模量和内结合强度分别达到31.5、4561.3和0.52兆帕。同时开发出了在上述板材表面添加木材单板的复合板材，从而使复合材料具有实木的优美外观，且该复合板的静曲强度达到62.8兆帕，弯曲弹性模量达到8348兆帕，并已申请国家发明专利。

该材料由于使用了热塑性的高密度聚乙烯作为黏接剂，因此可以回收再利用。由于塑料和碾压秸秆的特性，复合材料具有防水、耐腐蚀、耐虫蛀、尺寸稳定性好、力学强度高、使用范围广、生产能耗低、制造成本低、生产工艺简单等优点，而且该生产工艺和方法可广泛应用于高粱秆、麦秸秆、玉米秆、大豆秆等农作物秸秆中，为解决林产品危机，增加农民收入，美化农村环境提供了新的思路和方法。