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1、林业科学研究2002,15(6):712718ForestResearch文章编号:100121498(2002)0620712207竹木复合材料的研究及发展1212江泽慧,王戈,费本华,于文吉(1.中国林业科学研究院,北京100091;2.中国林业科学研究院木材工业研究所,北京100091)摘要:本文综述了国内外各类竹木复合材料的研究和发展状况,特别介绍了我国竹木复合材料的工业化情况,阐述了我国具有的竹材和人工林速生材的资源优势以及开发竹木复合材料的有利条件,最后指出我国竹木复合材料生产中存在的问
2、题以及今后研究和发展的方向。关键词:竹木复合材料;分类;竹类资源;人工林;复合板中图分类号:S785文献标识码:A竹类植物广泛分布在世界上许多国家。我国森林资源虽然贫乏,但竹类资源相对十分丰[1]富,其面积和产量均居世界首位。竹木复合材料的研究和开发促进了竹类资源的优化利用和竹产品性能的提高及用途的扩大,在一定程度上缓解了木材供应的短缺。竹材具有强度高、硬度大、韧性好、耐磨等特点,但它也有径级小、出材率低、加工效率低等缺点。而人工速生林树种,如杉木(Cunninghamialanceolata(La
3、mb.)Hook.)、杨木(Populusspp.)等,具有加工容易,生产效率高等优点,但同时也存在机械强度差,表面硬度低,残余应力大,不宜做工程结构用材等缺点。因此,竹木复合可有效地发挥竹材和木材各自的优良特性。通过科学地确定组合形[2]式和胶合工艺,能够获得既降低成本,又保证产品内在和外观质量的双重效果。竹木复合材料的开发对促进人工速生林的加工利用,扩大其使用范围也是十分有利的。正是基于上述原因,多年来科研人员对竹木复合材料进行了大量的探索,取得了宝贵的经验,为进一步研究提供了借鉴。1竹木复合材
4、料研究和开发1.1竹木复合材料的形式及分类竹木复合材料是指竹材与木材以相同或不同的结构单元形式进行组合及胶接而成的复合板材或方材,产品具有多种形式,目前主要有以下几种:竹木复合胶合板;竹木复合刨花板及中密度纤维板(MDF);竹木复合层积材;竹贴面装饰板;竹木条定向成材;竹木复合空心板;竹木[36]复合竹管蜂窝板等。从材料分类的角度,可以分为:(1)结构用竹木复合材料,主要用作工程结构件使用,如竹木复合层积材,竹木复合结构用胶合板,竹木条定向成材等,可以用来生产水泥模板,集装箱底板;(2)功能性竹木复
5、合材料,主要用于装饰和家具材料,如竹木复合空心板,竹木复合刨花板,竹贴面装饰板等。从竹种资源利用的角度来看,结构用竹木复合材料主要利用大径级的竹材作为原料,目的是依靠竹材本身的实体强度,发挥其出材率高的特点,一收稿日期:2002206203基金项目:“十五”国家科技攻关项目“竹藤资源培育及高效利用产业化关键技术研究与示范”之“竹材高效利用技术”(2001BA506B02)作者简介:江泽慧(19382),女,江苏扬州人,教授,博士生导师.第6期江泽慧等:竹木复合材料的研究及发展713般采用竹条和木质单
6、板或木条进行复合。而功能性竹木复合材料主要利用小径级竹材,有效地利用资源,提高附加值,一般采用竹刨花(或纤维)与木材或木刨花复合的形式。1.2国外竹木复合材料研究状况在国外,竹材加工及竹木复合材料的研究主要集中于亚洲一些国家,但总的来说对竹木复合材料的研究还比较少。印度和泰国是世界上生产商品竹较多的国家,其竹子主要是用来造纸,另一个用途是将竹子与混凝土复合制成竹筋混凝土构件用于建筑,但更深入的研究并没有[7,8]进行。印度尼西亚国家科学院(LIPI)的有关人员对竹木复合胶合板和刨花板进行过初步的探[
7、9]索,认为其制造工艺是可行的,板子的性能可以达到和超过木材同种人造板的要求。另外,[10]印尼与日本的研究人员合作,对柳木(Salixspp.)与竹条复合制造高强材料进行过研究,结果表明:竹材除去竹青和竹黄,将其与柳木条复合,使用酚醛树脂胶或异氰酸酯胶,可以制造具有很高力学强度的板材。日本是比较喜爱竹子的国家,它的研究人员对以竹子和木材为主要原料制造胶合板和刨[11,12]花板进行过许多研究。川井等人对高性能竹木复合板进行了深入细致的探讨,复合板表层采用竹材,芯层为木刨花,通过对板材的配坯形式、干
8、状和湿状强度的研究表明,该材料与同比重的木材板材相比具有更高的静曲强度和较好的尺寸稳定性。Matsuda等人还利用竹材与速生树种的木材混合来制造MDF,探讨竹木混合比与MDF性能之间的关系,认为采用恰当的[13]竹木纤维混合比制造出的MDF的性能优于纯木材MDF。日本京都大学木质科学研究所的[14]科研人员对竹木纤维复合材料的性能以及加工设备进行了研究。研究采用异氰酸酯胶粘剂,探讨竹纤维和木纤维的不同混合比对复合材料板材的物理力学性能的影响。结果表明:随着竹纤维比例的
