橡膠木高溫熱改性研究進展①

蔣匯川 陸全濟 李冠君 李 民 李家寧

(中國熱帶農業科學院橡膠研究所/國家重要熱帶作物工程技術研究中心橡膠分中心 海南海口571101)

橡膠樹(Hevea Brasiliensis Muell.Arg，又稱巴西橡膠樹)，大戟科橡膠樹屬植物，原產于南美洲的亞馬遜河流域，主要種植在地球南緯10度到北緯15度之間的熱帶地區。中國老一輩橡膠栽培專家經過多年的生產實踐和科學試驗，提出一套具有中國特色的橡膠樹北移至熱帶北緣的栽培技術，在中國北緯18～24度的廣大地區大面積植膠成功，推翻了世界上關于北緯15度以北不能種植橡膠樹的傳統診斷[1]。目前，橡膠樹已成為中國熱帶地區重要的經濟作物之一。2016年中國天然橡膠種植面積已超過118萬hm2，更新面積2.5萬hm2(農業農村部南亞辦)。據估算，中國每年更新的橡膠樹原木超過200萬m3，橡膠樹木材已成為中國熱帶地區主要的人工林商品木材。

橡膠木材顏色淡雅、紋理美觀、強度中等、干縮性小、握釘力好，木材切、削、鋸、刨、釘容易，具有良好的機械加工性能。中國熱帶農業科學院(原華南熱帶作物科學研究院)于1975年成立 “橡膠木材防腐與利用”課題組，采用硼酚合劑作為防腐劑對橡膠木材進行防腐處理。橡膠木材防蟲防腐與利用技術先后獲得國家農墾部科技成果三等獎和熱作兩院科技成果一等獎，通過提供技術資料和開展技術培訓與援助，該技術成果迅速在華南墾區推廣應用，同時在中國熱帶農業科學院建立了一家生產型企業——中南橡膠木材家具廠，開創了橡膠木材高效利用的輝煌歷史，為開發利用中國橡膠木材資源做出了重大貢獻。

由于體制和歷史等原因，中南橡膠木材家具廠在20世紀末期經營不善，發展停滯，中國熱帶農業科學院橡膠木材加工利用研究也隨之終止。直至2008年，中國熱帶農業科學院橡膠研究所重新組建 “橡膠木材綜合利用課題組”，在原中南橡膠木材家具廠的基礎上，開展科學試驗和中試生產。中國橡膠木材商品化生產30余年來，橡膠木材加工還停留在人工帶鋸制材階段，采用硼酸/硼砂(五氯酚鈉已被禁止使用)進行防腐、防蟲處理，產品單一(以自然板和拼板為主)，缺乏規模化精深加工生產，產品附加值低。如何避開傳統的橡膠木材加工中存在的防腐、防蟲、防藍變問題， “橡膠木材綜合利用課題組”研究團隊自建組伊始就以橡膠木材的高附加值利用為出發點，開展橡膠木材高溫熱處理、橡膠木材浸漬增強、新型環保防腐防霉劑的篩選工作。在吸收和改進國內外木材高溫熱處理技術的基礎上，橡膠木材高溫熱處理研究與應用工作取得了良好進展。木材高溫熱處理技術是指用160～230℃(常用180～212℃)的溫度加熱處理木材，降低木材的吸濕性和吸水性，提高木材的尺寸穩定性、生物耐久性的一種木材改性技術[2]。高溫熱處理木材也稱為熱改性木材，是一種性能優良、顏色美觀、環境友好型的木材產品。

心室復極化不均一性,又稱心室復極化異質性,是室性心律失常發生的基礎。心室復極化異質性增強后,可能通過激發活動和折返等機制而引發室性心律失常[11-12]。反映心室復極化異質性的心電指標如QT間期、QT離散度Tp-Te等,能預測心律失常和心臟性猝死(sudden cardiac death,SCD)的發生;而與QT間期等傳統的心電指標相比,QRS-T夾角預測的準確性、穩定性和重復性更好。研究發現,無論是正常人群,還是心肌缺血、心梗術后、系統性硬化、肥厚型心肌病、冠心病及心衰患者,QRS-T夾角異常增大均是惡性心律失常的獨立預測因子[13-16]。

英語中的“claim”（主張，聲言）屬于典型的“疏遠”資源，例8中該詞的使用有效拉開了與西方“聲音”的距離；例9中的“claim”具有同樣效果，只不過是美方報道與中方的觀點拉開距離。

設計和研制了容量35 m3的半自動控制大容量橡膠木炭化窯，窯體為不銹鋼/鋁合金頂風機結構，導熱油加熱，生產周期3～4 d，月生產能力200 m3，獲得了地板材、家具材和集成材小規格料的工藝基準，發明了提高生產效率的一次完成木材高溫干燥和熱改性炭化橡膠木的方法，生產周期縮短30%～50%，成本降低30%，在此基礎上建立了熱改性橡膠木生產實木地板坯料的示范生產線。

1 橡膠木高溫熱改性研究

自2008年起，以中國熱帶農業科學院橡膠研究所 “橡膠木材綜合利用課題組”為代表的研究團隊在汲取國內外木材高溫熱改性研究經驗的基礎上，開展橡膠木的高溫熱改性科學試驗和中試生產。在中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金、海南省自然科學基金、海南省重點研發計劃等項目的資助下，對橡膠木高溫熱改性處理技術進行了大量的研究試驗與技術推廣工作，發表論文20余篇，授權專利10余項，在此基礎上獲得了2017年海南省科技進步獎二等獎——橡膠木高溫熱改性生產炭化木產業化關鍵技術研究與示范。

1.1 熱改性橡膠木生產工藝與性能評價

經過近10年發展，熱改性橡膠木開始逐步受到社會跟市場關注，但目前還沒有真正意義上的商業化量產。由于高溫熱改性橡膠木并沒有形成完整的產業鏈，尚處于初級階段，受不同熱處理設備和工藝的制約，加工成本居高且差異大，產品市場并不規范。加之多年來消費者對橡膠木的誤解和盲區，市場接受度并不高。

據統計，2017年中國橡膠木鋸材消費量已超過600萬m3，其中有80%用于生產拼板，剩下的20%用于家具料、地板料等。國內市場終端產品大部分為家具、木門、衛浴、地板等，而這需要與傳統木材樹種產生競爭。

1.2 熱改性設備

在當前國際天然橡膠價格持續低迷的背景下，橡膠木材成為了天然橡膠產業新的經濟增長點。大力開展橡膠木材的增值利用研究，對于保障天然橡膠產業持續發展、維護國防和經濟戰略安全、保障國家木材安全具有重要的戰略意義。作為國內唯一一家以橡膠木材為主要研究對象的木材加工研究團隊，中國熱帶農業科學院橡膠研究所 “橡膠木材綜合利用課題組”研究團隊長期致力于橡膠木材的功能增值利用研究，并在橡膠木材高溫熱改性領域開展針對性研究，引領橡膠木材提質增效研究，促進中國橡膠木材加工產業的轉型升級。本文從橡膠木高溫熱改性研究進展、存在的問題和未來的研究展望進行了介紹分析。

1.3 中試工廠和產品

在海南儋州建立了3.33余公頃的中試生產基地(原中南橡膠木材家具廠)，建立了一條由6 m3防腐浸漬罐、15 m3木材干燥窯和6 m3炭化罐、35 m3炭化窖及機械加工設備組成的熱改性橡膠木柔性中試生產線，獲得了炭化橡膠木實木地板材、家具材和集成材指接板中試生產工藝，發明了橡膠木高溫熱改性生產實木地板、改性橡膠木生產集成材方法，并試制了改性橡膠木實木地板、集成材和實木家具，產品的顏色類似熱帶珍貴木材柚木，在產品的試鋪試用中表現出了良好的尺寸穩定性。

1.4 知識產權

中國橡膠木加工技術水平基本處于20世紀90年代，受行業大環境影響，熱改性橡膠木比較依賴于傳統制材與干燥工藝，傳統干燥工藝產生的隔條色差經熱改性處理后依然存在；生產效率不高，熱改性橡膠木的質量和顏色均一性存在差異，尚無熱改性橡膠木的生產技術標準、質量評價指標和統一科學的檢驗評價方法，這給熱改性橡膠木產品的應用和推廣帶來了不利影響。

1.5 產學研合作

隨著橡膠木高溫熱改性技術的成熟，中國熱帶農業科學院橡膠研究所 “橡膠木材綜合利用課題組”研究團隊與企業積極推進產學研合作，中試生產基地示范生產線，具備年加工熱改性橡膠木家具材1 000 m3、熱改性橡膠木地板材1 000 m3的生產能力，并與浙江富得利木業有限公司、江蘇森茂木竹業有限公司開展了大量熱改性地板的中試生產，共同推動熱改性橡膠木地板市場化進程。

170～215℃條件下處理的熱改性橡膠木的生物耐久性研究結果顯示，高溫熱改性可提高橡膠木的耐腐性，215℃處理3 h后，褐腐(密黏褶菌)質量損失率由51.6%降至21.6%，白腐(采絨革蓋菌)質量損失率由27.6%降至6.8%；但改性橡膠木的防霉性能與對照相比沒有明顯的改善[19]；野外耐久性試驗結果顯示，高溫熱改性并不能很好地改善橡膠木的防白蟻性能[19-21]。但Tarasin[42]研究發現熱改性能在一定程度上增強橡膠木對格斯特乳白蟻的抵抗力。國內外學者曾研究證明熱改性處理后的歐洲云杉、歐洲赤松、南方松、樟子松等木材的防白蟻性能也沒有得到大的改善[43-44]。因此，采用聯合改性的方法來提高熱改性橡膠木的防霉和防白蟻性能是熱改性橡膠木產業面臨的一個新的問題。

2 橡膠木高溫熱改性研究存在的問題

2.1 受傳統橡膠木加工業影響，熱改性橡膠生產成本居高，市場接受度有限

近十年來，國外對橡膠木熱改性研究主要集中在熱介質選擇、改性橡膠木的物理、力學、機械加工、表面性質等方面[3-8]。 “橡膠木材綜合利用課題組”研究團隊采用芬蘭ThermoWood工藝，研究了熱處理溫度和時間等工藝參數對橡膠木性能的影響。設計溫度170～215℃、時間1～5 h，考察了各種工藝參數下熱改性橡膠木的物理、力學性能和生物耐久性[9-17]，但是缺乏對其表面性質和化學性質的研究。同時也研究了以棕櫚油作為熱介質和蒸汽壓力的橡膠木高溫改性方法[18]。研究認為，隨著熱改性溫度的升高，可以獲得類似熱帶硬木如柚木的深褐色的外觀顏色，橡膠木的尺寸穩定性提高，平衡含水率降低，耐腐性可達到稍耐腐或耐腐等級[19]，但是，熱改性橡膠木的防霉和防白蟻性能并沒有得到改善[19-21]，還不能直接應用于戶外[19]。改性橡膠木能夠防止粉蠹蟲蛀蝕，究其原因主要是熱處理過程降低了木材中的淀粉和游離糖含量，達到了不采用化學藥劑防止粉蠹蟲蛀蝕的效果[22]。綜合各項指標來看，185℃和200℃是橡膠木高溫熱改性2個比較適宜的溫度。

2.2 熱改性橡膠木生產尚無統一標準，質量控制與檢測方法尚不健全

自2008年以來，中國熱帶農業科學院橡膠研究所 “橡膠木材綜合利用課題組”研究團隊在高溫熱改性橡膠木方面已授權發明專利10余項[15-18,23-28]，發表相關論文20余篇[9-13,19-22,29-41]。2018年與海南農墾林產集團有限公司達成5項專利轉讓協議，以轉讓、共同持有的形式共同推進熱改性橡膠木的產業化進程。

2.3 熱改性橡膠木防霉、防白蟻性能不佳

場地土層屬于同一地貌單元，場地中地基巖土層分布穩定，總體上看層底面坡度<10%，除河溝地段地層有缺失外，各地基土分布相對連續，土體垂向壓縮性相差較小，結合基礎開挖深度及建筑物持力層情況，綜合判斷地基為均勻地基。

3 橡膠木高溫熱改性研究展望

總之，在酒店的設施設備飛快進步的同時，個性化服務是酒店進步發展的趨向。個性化服務的實施需要酒店全體員工的努力和配合，才能提供超出顧客預期的超值服務，個性化服務需要全員參與，服務人員要有主動提供個性化服務的意識，管理人員更應該積極配合并參與員工實施個性化服務的工作。酒店本身也應建立一套完備的個性化服務機制，并不斷創新，形成自己的個性化服務品牌，贏得固定的顧客消費群體，帶動更多的潛在顧客。

木材高溫熱改性技術作為一種新型的木材改性技術，在中國已初具商業化規模。經過該技術處理的橡膠木材尺寸穩定性好，可用于作木地板，通過調整熱處理溫度和時間，能獲得不同顏色的橡膠木材，如熱帶硬木柚木色或其它珍貴木材顏色，能夠實現產品的多樣化，提高橡膠木的附加值。高溫熱改性技術的應用和推廣，將使橡膠木的應用領域逐漸擴大并延伸至地板、家具、門窗、室內外墻板、輕型木結構等領域。因此，大力開發和推廣高溫熱改性橡膠木在中國擁有巨大的市場潛力。

道真烏天麻野生分布在海拔120～1 800米的林下，陰濕、腐殖質深厚，土壤肥沃的生態區域。道真自然環境優越，最適宜適合烏天麻栽培。

考慮到中國橡膠木生產的實際情況，建議企業、高校院所及相關協會組織在以下幾個方面作進一步努力。

在井下工作面區域探測中，各個探測測點方向上波場變換信號間的相關程度可通過相關系數來衡量，相關系數與相關性評價見表1，相關系數介于1至-1，其絕對值越大，相關性越強，反之則相關性越弱。

3.1 成立橡膠木產業國家創新聯盟，以高溫熱改性為主要研究途徑之一，構建產業技術創新鏈

成立橡膠木產業國家創新聯盟不僅符合黨的十九大提出的 “加強國家創新體系建設，深化科技體制改革，建立以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系”的任務要求，而且可以有效地整合橡膠木產業技術創新資源，著力解決橡膠木材行業共性關鍵技術，提升科技創新水平；逐步完善以企業為主體、市場為導向，產學研協同創新、深度融合的技術創新體系和創新平臺，成為政府的助手、企業的幫手、產業的推手。

3.2 建立熱改性橡膠木生產技術標準，健全產品質量控制及檢測方法

高溫熱改性橡膠木尚未形成真正的產業鏈，熱處理設備和工藝各不相同，亟需建立統一的橡膠木熱改性生產技術標準和質量控制規程，按照不同應用領域制定不同的熱改性工藝。同時考慮不同使用環境因素，明確熱改性橡膠木檢測評價指標和規范統一的檢測方法，確保產品質量，規范產品市場。

3.3 加強宣傳，迎合市場需求，控制成本，提升市場接受度

目前，市場上對橡膠木存在誤解，也有很大一部分廠商家將橡膠木產品宣傳成橡木產品，嚴重損害了消費者的權益。由國家木材與木制品性能質量監督檢驗中心牽頭編制的 《橡膠木消費指南》即將發布，其意在理清橡膠木產業的現狀，讓橡膠木從業者、愛好者、消費者掌握橡膠木的有關知識，這將在一定程度上培養消費者對橡膠木的喜好，消除以前消費者對橡膠木的誤解和盲區。除此之外，還需要從業者從消費者和市場需求出發，在控制成本的前提下，不做虛假宣傳，做大做實熱改性橡膠木產業，以產品樣板實地展示、產品質量來打動消費者，贏得口碑，提升市場接受度。

3.4 開展聯合改性處理技術，改善熱改性橡膠木防霉、防白蟻性能，賦予其阻燃、疏水、加密增強等多重功效

單純的高溫熱改性橡膠木會使其強度降低，并不能改善其防霉和防白蟻性能，通過樹脂、硅溶膠、油浸等有機/無機質浸漬處理后能彌補其高溫熱改性的部分強度損失，并改善其防白蟻性能[20-21,42]，但防白蟻效果與增重率的關系有待進一步研究確定[21,42]。隨著人們對木制品各方面功能性需求的增加，熱改性橡膠木的阻燃、疏水、防霉抗菌、加密增強等功能也顯得尤為重要，需要在尺寸穩定增加、耐久性提高、阻燃防火與強度降低之間尋求平衡點，制造生產更多更優異的多功能性產品。