為深入推進塑料污染全鏈條治理,加快推動“以竹代塑”發展,國家發展改革委等部門11月7日印發《加快“以竹代塑”發展三年行動計劃》,提出到2025年“以竹代塑”產業體系初步建立等行動目標,“以竹代塑”產品質量、產品種類、產業規模、綜合效益進一步提升,重點產品市場占有率顯著提高。
材料復合化達到利用最大化
竹子大約三千萬年前出現在地球,是世界上生長速度最快的植物之一。竹子中含有大量的竹纖維,加工成的材料器具有著高強度的力學性能,如果加工成功能性產品,還可大大拓寬其應用領域。
與傳統塑料等材料相比,竹木等生物基材料具有更強的環保優勢,能最大限度替代塑料、鋼材、水泥等傳統材料,目前已成為引領經濟和科技創新發展的一個新興產業。
當然,僅靠這些單一化的使用也難以將竹子的利用達到最大,材料的復合化則解決了這一難題。國內自主研發的竹纏繞技術,就是將改性竹子與樹脂等混合,充分利用竹纖維的韌性與竹子的高強軸向拉伸力,從而得到的一種環形無應力缺陷的復合材料。這一技術的主要優勢在于它能夠有效地將竹子與其他材料結合,讓新材料不僅具有竹子的韌性、強度和環保性,同時也融合其他材料如高強度、耐腐蝕性等優點。
竹纏繞管可應用于城市管道建設
竹纏繞復合材料大多以竹篾和竹條為主要基材,以不同的功能性樹脂作為膠粘劑,各種管道產品是這種生物基材料最為廣泛的應用場景。基于竹纏繞復合材料制成的管道,主體由內襯層、增強層、外防護層三部分組成,其中竹纏繞單元是增強材料,樹脂膠粘劑則為防護性功能主體,在膠粘劑與纏繞單元充分交聯后,再根據管道運用場景確定材料厚度、膠粘劑種類,進一步確定制作過程中的溫度、壓力以及時間等參數,經過固定化脫模處理后,方能制成成品復合管道產品。
相較于現在所用的水泥管、塑料管、玻璃纖維管以及鋼鐵管,竹纏繞復合管道廣泛適用于農田給水、腐蝕性介質輸送、市政污泥排放、電路管道和城市地下綜合管廊等各個領域之中,不僅具備耐腐蝕、耐寒和耐高溫的特點,節能減排的效應也十分明顯。如果能在更具市場化屬性的質量、品牌、技術和性能等能力的加持下,必將對市場中現有傳統管道產業產生很大的沖擊力。
降低生物基樹脂成本是產業化關鍵
綠色低碳是竹纏繞復合材料替代鋼材、水泥搶占管道市場的主要原因,僅以每年生產1000萬噸竹纏繞復合壓力管道計算,就比螺旋焊管節能減耗1960萬噸標準煤,減排4900萬噸,相當于每年少建7個年產300萬噸的特大型煤礦。
推動“以竹代塑”,竹纏繞技術意義重大,但目前技術還處于發展初期階段,特別是使用傳統樹脂膠粘劑在生產和使用過程中會揮發甲醛等有害物質,給技術的推廣應用帶來不小的阻礙。已有學者正在研發生物基樹脂替代傳統樹脂膠,但如何降低生物基樹脂成本,以及如何將其產業化依然是一個巨大的挑戰,還需要學術界及產業界不懈的努力。
隨著“以竹代塑”的長足發展,小小的竹子必定能“長”出新興的大產業。
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