国家科学技术进步奖推荐项目

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1、国家科学技术进步奖推荐项目一、项目名称基于木材细胞修饰的材质改良与功能化关键技术二、推荐单位意见木材材质改良和功能化是实现木材高效高附加值利用和缓解优质木材资源短缺形势的重要技术途径。项目针对人工林木材普遍存在的密度小、强度低、易变形开裂等问题，利用细胞壁化学反应、细胞腔填充增强和细胞表面修饰手段，从分子水平和微观构造方面着手，系统开展了木材品质提升和功能化关键技术研究和产业应用。项目研发了木材细胞壁反应改性技术，通过对细胞壁物质接枝交联及细胞壁微孔充胀，改善了木材尺寸稳定性、力学强度和耐腐朽性能；集成创新了木材改性阻燃功能化技术，木材

2、尺寸稳定性高且具有阻燃抑烟和防虫功能；研发了细胞腔乙烯基单体填充增强技术，突破了单体利用率低的技术瓶颈；创新发展了木材仿生功能化基础理论和方法，发明了仿生趋磁短流程非钯化学镀合金技术以及超疏水处理技术，获得了具有优异电磁屏蔽和超疏水效果的功能木材。项目整体技术在国内外同类研究中处于领先水平，关键技术实现了产业化。项目获得黑龙江省科学技术奖一等奖3项（进步类、发明类和自然科学类各1项）。获得发明专利21件，制定实施国家标准2项。出版著作8部，发表论文125篇，其中SCI收录68篇。成果先后在河北、江苏、浙江、北京、海南等地9家企业实现了工

3、业化生产，产生了显著的经济社会效益。经审查，该项目成果材料真实，公示期间未收到各方质疑，符合国家科技进步奖推荐要求。推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介在天然林全面禁伐、木材供需矛盾紧张和人工林材质普遍低下的背景下，改善人工林木材品质，实现功能化高效利用，是实现我国林业可持续发展的一项重要战略决策。项目针对人工林木材密度小、强度低、易变形开裂、腐朽虫蛀和易燃烧等问题，优选功能性试剂对木材多尺度界面进行修饰，通过改变细胞壁层分子结构和调控细胞微观构造，实现木材宏观材性显著改善并具备疏水、阻燃、防腐和电磁屏蔽等新功能，同时以基

4、础理论创新驱动木材仿生功能化新技术的孕育发展，实现人工林低质木材高效高附加值利用。项目主要技术内容：1）创建了木材细胞壁反应改性技术。研制了以醛糖等天然产物为主剂，柠檬酸、二羟甲基二羟基亚乙基脲和糠醇等为交联助剂的绿色改性药液，解决了传统改性木材释放甲醛、游离酚等挥发物污染环境问题，通过与细胞壁大分子进行接枝交联反应和对细胞壁内部结构进行充胀，提高了木材尺寸稳定性、力学强度和耐腐朽性能。改性木材抗胀缩系数可达60%以上，腐朽导致的质量损失从未处理材的82.4%下降到9.9%，达耐腐朽级。2）集成创新了木材改性防护一体化技术。发明了改性、

5、阻燃与防虫一剂多效药液，解决了组分之间相容性差、药剂贮存期短等难题，功能助剂固着率>90%，赋予木材尺寸稳定、阻燃抑烟和防虫功能，其中燃烧性能达到难燃级（GB20286规定的Bf111-s1，t0级）。3）研发了木材细胞腔填充增强技术。发明了甲基丙烯酸甲酯为主要单体，以苯乙烯为共聚单体、马来酸酐为偶联剂的浸渍药液和专用浸渍固化装置，突破了单体利用率低、聚合体收缩和界面结合差的技术瓶颈。单体利用率从70%提高至近100%，木材的抗弯强度、冲击强度和表面硬度分别提高了31.0%、99.5%和76.7%。4）创新发展了木材仿生功能化基础理论和

6、方法。在创制趋磁、超疏水和自修复和自清洁等功能木材方面引领研究前沿。比如，发明了木材短流程非钯化学镀镍合金方法，解决了传统胶体钯活化技术界面结合差的难题，施镀时间缩短50%，电磁屏蔽效能高达85dB，消除了电磁污染；依据仿生学原理构建了无机纳米粒子/低表面能物质处理制备超疏水木材方法，表面水接触角可达153度。系列仿生研究成果为开发新一代木材功能化产业技术奠定了坚实的理论基础。形成了较为系统的药剂制备、装备研发、工艺优化的木材功能化技术体系和基础理论支撑体系，关键技术实现了产业化。在绿色药剂合成和改性阻燃协效方面实现突破，经鉴定达到同类

7、研究的国际领先水平，在木材仿生功能化基础研究方面引领科学前沿。成果分别获得黑龙江省科技进步、技术发明和自然科学一等奖各1项；授权发明专利21件、制定国家标准2项、出版著作8部，在国内外核心期刊上发表论文125篇，其中SCI收录68篇。经过本项目技术处理后的木材，可用于制造家具、地板、门窗、家居功能部件等高附加值产品。项目先后在河北、江苏、浙江、北京等省市多家木材加工企业进行了工业化应用，近三年实现了显著地经济效益，为我国人工林木材高效利用和木材工业技术升级作出了突出贡献。四、客观评价（一）成果鉴定意见——“单板浸渍增强技术”。①研制了以

8、氮羟甲基树脂为交联剂、路易斯酸为催化剂、磷-氮-硼系阻燃剂为功能试剂的环境友好型木材功能改良药剂。②采用以1,3-二羟甲基-4,5-二羟基亚乙基脲等单体为交联剂、多羟基醇（醛糖）为助剂制备了高渗透性和高反应