生物基材料是我國戰略性新興材料產業和生物質產業發展的重要領域,利用豐富的生物質資源開發環境友好和可循環利用的生物基材料,最大限度地替代塑料、鋼材、水泥等材料,對于替代化石資源、發展循環經濟、建設資源節約型和環境友好型社會具有重大意義。生物質高分子新材料是生物基材料產業發展的重要方向,本課題意在突破木質纖維素分離與改性、功能化、納米化、復合與加工等關鍵技術,創制具有特定生物、機械性能的新材料,形成農林生物質資源高效增值綜合利用的材料化技術路線,為實現化石資源的有效替代提供技術支撐。
課題通過三年創新性研究,獨創了木質纖維素有機酸分離技術體系,實現了木質纖維的定向分離與有效降解,獲得質量分布均一、溶解特性良好的木素,顯著提高了我國生物質組份定向分離的水平;攻克了反轉相化、互穿網絡等關鍵技術,構建了木質纖維素功能化技術體系,成功開發出對三價鉻離子吸附達60mg/g的高性能離子交換樹脂、對亞甲基藍吸附達800mg/g的具有抗菌性能的pH敏感型水凝膠等新型功能材料,增強了我國生物質材料功能化水平;突破了復合乳液聚合、水相聚合、自組裝等納米化技術,研制出高性能纖維素-丙烯酸酯雜化乳液、100~500納米的木質素納米碳纖維和生物納米藥物載體,對抗腫瘤藥物奧沙利鉑的包裹效率達到70%,載藥量大于7%,達到了國際先進水平;集成開發了木質纖維素基內塑化、多元合金、擠出加工、環保型液化和發泡等復合加工應用技術,一批生物質基降解材料和泡沫保溫材料新產品脫穎而出,開發了阻燃性能達到B級的液化木質纖維素基聚氨酯硬質泡沫材料,并在墻體保溫材料中得到成功應用。突破采用雙螺桿擠出和吹塑成膜等通用塑料加工設備,開發可降解成分達到80%的木質纖維素-聚己內酯的新材料,提高了我國生物降解塑料的技術水平。
課題實施過程已形成了5000噸生物質高分子新材料的生產能力,開發的纖維素基可降解材料、阻燃型液化木質纖維素基聚氨酯硬質泡沫材料、生物質復合高分子乳液、E0級人造板用高性能木質素酚醛樹脂膠黏劑、高介電性能的木質纖維素-氨基樹脂復合材料、高性能木質纖維素基離子交換樹脂、pH敏感型水凝膠、生物質基載藥納米微粒等新型功能材料,在建材、人造板、農用材料、電器、水處理、醫藥等領域具有廣泛的應用前景。目前,世界高分子材料的產量大約2億噸/年,我國高分子材料年需求量超過5000萬噸,主要依賴石油資源,消耗石油資源6000萬噸,生物質基替代產品不足1%,如果實現替代10%,可節約石油資源600萬噸,減排CO21800萬噸。
- 863課題“植物油脂綠色轉化關鍵技術及產品”取得重大成果 2010-12-13