橡胶木高温热改性研究进展①

蒋汇川 陆全济 李冠君 李 民 李家宁

(中国热带农业科学院橡胶研究所/国家重要热带作物工程技术研究中心橡胶分中心 海南海口571101)

橡胶树(Hevea Brasiliensis Muell.Arg，又称巴西橡胶树)，大戟科橡胶树属植物，原产于南美洲的亚马逊河流域，主要种植在地球南纬10度到北纬15度之间的热带地区。中国老一辈橡胶栽培专家经过多年的生产实践和科学试验，提出一套具有中国特色的橡胶树北移至热带北缘的栽培技术，在中国北纬18～24度的广大地区大面积植胶成功，推翻了世界上关于北纬15度以北不能种植橡胶树的传统诊断[1]。目前，橡胶树已成为中国热带地区重要的经济作物之一。2016年中国天然橡胶种植面积已超过118万hm2，更新面积2.5万hm2(农业农村部南亚办)。据估算，中国每年更新的橡胶树原木超过200万m3，橡胶树木材已成为中国热带地区主要的人工林商品木材。

橡胶木材颜色淡雅、纹理美观、强度中等、干缩性小、握钉力好，木材切、削、锯、刨、钉容易，具有良好的机械加工性能。中国热带农业科学院(原华南热带作物科学研究院)于1975年成立 “橡胶木材防腐与利用”课题组，采用硼酚合剂作为防腐剂对橡胶木材进行防腐处理。橡胶木材防虫防腐与利用技术先后获得国家农垦部科技成果三等奖和热作两院科技成果一等奖，通过提供技术资料和开展技术培训与援助，该技术成果迅速在华南垦区推广应用，同时在中国热带农业科学院建立了一家生产型企业——中南橡胶木材家具厂，开创了橡胶木材高效利用的辉煌历史，为开发利用中国橡胶木材资源做出了重大贡献。

由于体制和历史等原因，中南橡胶木材家具厂在20世纪末期经营不善，发展停滞，中国热带农业科学院橡胶木材加工利用研究也随之终止。直至2008年，中国热带农业科学院橡胶研究所重新组建 “橡胶木材综合利用课题组”，在原中南橡胶木材家具厂的基础上，开展科学试验和中试生产。中国橡胶木材商品化生产30余年来，橡胶木材加工还停留在人工带锯制材阶段，采用硼酸/硼砂(五氯酚钠已被禁止使用)进行防腐、防虫处理，产品单一(以自然板和拼板为主)，缺乏规模化精深加工生产，产品附加值低。如何避开传统的橡胶木材加工中存在的防腐、防虫、防蓝变问题， “橡胶木材综合利用课题组”研究团队自建组伊始就以橡胶木材的高附加值利用为出发点，开展橡胶木材高温热处理、橡胶木材浸渍增强、新型环保防腐防霉剂的筛选工作。在吸收和改进国内外木材高温热处理技术的基础上，橡胶木材高温热处理研究与应用工作取得了良好进展。木材高温热处理技术是指用160～230℃(常用180～212℃)的温度加热处理木材，降低木材的吸湿性和吸水性，提高木材的尺寸稳定性、生物耐久性的一种木材改性技术[2]。高温热处理木材也称为热改性木材，是一种性能优良、颜色美观、环境友好型的木材产品。

心室复极化不均一性,又称心室复极化异质性,是室性心律失常发生的基础。心室复极化异质性增强后,可能通过激发活动和折返等机制而引发室性心律失常[11-12]。反映心室复极化异质性的心电指标如QT间期、QT离散度Tp-Te等,能预测心律失常和心脏性猝死(sudden cardiac death,SCD)的发生;而与QT间期等传统的心电指标相比,QRS-T夹角预测的准确性、稳定性和重复性更好。研究发现,无论是正常人群,还是心肌缺血、心梗术后、系统性硬化、肥厚型心肌病、冠心病及心衰患者,QRS-T夹角异常增大均是恶性心律失常的独立预测因子[13-16]。

英语中的“claim”（主张，声言）属于典型的“疏远”资源，例8中该词的使用有效拉开了与西方“声音”的距离；例9中的“claim”具有同样效果，只不过是美方报道与中方的观点拉开距离。

设计和研制了容量35 m3的半自动控制大容量橡胶木炭化窑，窑体为不锈钢/铝合金顶风机结构，导热油加热，生产周期3～4 d，月生产能力200 m3，获得了地板材、家具材和集成材小规格料的工艺基准，发明了提高生产效率的一次完成木材高温干燥和热改性炭化橡胶木的方法，生产周期缩短30%～50%，成本降低30%，在此基础上建立了热改性橡胶木生产实木地板坯料的示范生产线。

1 橡胶木高温热改性研究

自2008年起，以中国热带农业科学院橡胶研究所 “橡胶木材综合利用课题组”为代表的研究团队在汲取国内外木材高温热改性研究经验的基础上，开展橡胶木的高温热改性科学试验和中试生产。在中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金、海南省自然科学基金、海南省重点研发计划等项目的资助下，对橡胶木高温热改性处理技术进行了大量的研究试验与技术推广工作，发表论文20余篇，授权专利10余项，在此基础上获得了2017年海南省科技进步奖二等奖——橡胶木高温热改性生产炭化木产业化关键技术研究与示范。

1.1 热改性橡胶木生产工艺与性能评价

经过近10年发展，热改性橡胶木开始逐步受到社会跟市场关注，但目前还没有真正意义上的商业化量产。由于高温热改性橡胶木并没有形成完整的产业链，尚处于初级阶段，受不同热处理设备和工艺的制约，加工成本居高且差异大，产品市场并不规范。加之多年来消费者对橡胶木的误解和盲区，市场接受度并不高。

据统计，2017年中国橡胶木锯材消费量已超过600万m3，其中有80%用于生产拼板，剩下的20%用于家具料、地板料等。国内市场终端产品大部分为家具、木门、卫浴、地板等，而这需要与传统木材树种产生竞争。

1.2 热改性设备

在当前国际天然橡胶价格持续低迷的背景下，橡胶木材成为了天然橡胶产业新的经济增长点。大力开展橡胶木材的增值利用研究，对于保障天然橡胶产业持续发展、维护国防和经济战略安全、保障国家木材安全具有重要的战略意义。作为国内唯一一家以橡胶木材为主要研究对象的木材加工研究团队，中国热带农业科学院橡胶研究所 “橡胶木材综合利用课题组”研究团队长期致力于橡胶木材的功能增值利用研究，并在橡胶木材高温热改性领域开展针对性研究，引领橡胶木材提质增效研究，促进中国橡胶木材加工产业的转型升级。本文从橡胶木高温热改性研究进展、存在的问题和未来的研究展望进行了介绍分析。

1.3 中试工厂和产品

在海南儋州建立了3.33余公顷的中试生产基地(原中南橡胶木材家具厂)，建立了一条由6 m3防腐浸渍罐、15 m3木材干燥窑和6 m3炭化罐、35 m3炭化窖及机械加工设备组成的热改性橡胶木柔性中试生产线，获得了炭化橡胶木实木地板材、家具材和集成材指接板中试生产工艺，发明了橡胶木高温热改性生产实木地板、改性橡胶木生产集成材方法，并试制了改性橡胶木实木地板、集成材和实木家具，产品的颜色类似热带珍贵木材柚木，在产品的试铺试用中表现出了良好的尺寸稳定性。

1.4 知识产权

中国橡胶木加工技术水平基本处于20世纪90年代，受行业大环境影响，热改性橡胶木比较依赖于传统制材与干燥工艺，传统干燥工艺产生的隔条色差经热改性处理后依然存在；生产效率不高，热改性橡胶木的质量和颜色均一性存在差异，尚无热改性橡胶木的生产技术标准、质量评价指标和统一科学的检验评价方法，这给热改性橡胶木产品的应用和推广带来了不利影响。

1.5 产学研合作

随着橡胶木高温热改性技术的成熟，中国热带农业科学院橡胶研究所 “橡胶木材综合利用课题组”研究团队与企业积极推进产学研合作，中试生产基地示范生产线，具备年加工热改性橡胶木家具材1 000 m3、热改性橡胶木地板材1 000 m3的生产能力，并与浙江富得利木业有限公司、江苏森茂木竹业有限公司开展了大量热改性地板的中试生产，共同推动热改性橡胶木地板市场化进程。

170～215℃条件下处理的热改性橡胶木的生物耐久性研究结果显示，高温热改性可提高橡胶木的耐腐性，215℃处理3 h后，褐腐(密黏褶菌)质量损失率由51.6%降至21.6%，白腐(采绒革盖菌)质量损失率由27.6%降至6.8%；但改性橡胶木的防霉性能与对照相比没有明显的改善[19]；野外耐久性试验结果显示，高温热改性并不能很好地改善橡胶木的防白蚁性能[19-21]。但Tarasin[42]研究发现热改性能在一定程度上增强橡胶木对格斯特乳白蚁的抵抗力。国内外学者曾研究证明热改性处理后的欧洲云杉、欧洲赤松、南方松、樟子松等木材的防白蚁性能也没有得到大的改善[43-44]。因此，采用联合改性的方法来提高热改性橡胶木的防霉和防白蚁性能是热改性橡胶木产业面临的一个新的问题。

2 橡胶木高温热改性研究存在的问题

2.1 受传统橡胶木加工业影响，热改性橡胶生产成本居高，市场接受度有限

近十年来，国外对橡胶木热改性研究主要集中在热介质选择、改性橡胶木的物理、力学、机械加工、表面性质等方面[3-8]。 “橡胶木材综合利用课题组”研究团队采用芬兰ThermoWood工艺，研究了热处理温度和时间等工艺参数对橡胶木性能的影响。设计温度170～215℃、时间1～5 h，考察了各种工艺参数下热改性橡胶木的物理、力学性能和生物耐久性[9-17]，但是缺乏对其表面性质和化学性质的研究。同时也研究了以棕榈油作为热介质和蒸汽压力的橡胶木高温改性方法[18]。研究认为，随着热改性温度的升高，可以获得类似热带硬木如柚木的深褐色的外观颜色，橡胶木的尺寸稳定性提高，平衡含水率降低，耐腐性可达到稍耐腐或耐腐等级[19]，但是，热改性橡胶木的防霉和防白蚁性能并没有得到改善[19-21]，还不能直接应用于户外[19]。改性橡胶木能够防止粉蠹虫蛀蚀，究其原因主要是热处理过程降低了木材中的淀粉和游离糖含量，达到了不采用化学药剂防止粉蠹虫蛀蚀的效果[22]。综合各项指标来看，185℃和200℃是橡胶木高温热改性2个比较适宜的温度。

2.2 热改性橡胶木生产尚无统一标准，质量控制与检测方法尚不健全

自2008年以来，中国热带农业科学院橡胶研究所 “橡胶木材综合利用课题组”研究团队在高温热改性橡胶木方面已授权发明专利10余项[15-18,23-28]，发表相关论文20余篇[9-13,19-22,29-41]。2018年与海南农垦林产集团有限公司达成5项专利转让协议，以转让、共同持有的形式共同推进热改性橡胶木的产业化进程。

2.3 热改性橡胶木防霉、防白蚁性能不佳

场地土层属于同一地貌单元，场地中地基岩土层分布稳定，总体上看层底面坡度<10%，除河沟地段地层有缺失外，各地基土分布相对连续，土体垂向压缩性相差较小，结合基础开挖深度及建筑物持力层情况，综合判断地基为均匀地基。

3 橡胶木高温热改性研究展望

总之，在酒店的设施设备飞快进步的同时，个性化服务是酒店进步发展的趋向。个性化服务的实施需要酒店全体员工的努力和配合，才能提供超出顾客预期的超值服务，个性化服务需要全员参与，服务人员要有主动提供个性化服务的意识，管理人员更应该积极配合并参与员工实施个性化服务的工作。酒店本身也应建立一套完备的个性化服务机制，并不断创新，形成自己的个性化服务品牌，赢得固定的顾客消费群体，带动更多的潜在顾客。

木材高温热改性技术作为一种新型的木材改性技术，在中国已初具商业化规模。经过该技术处理的橡胶木材尺寸稳定性好，可用于作木地板，通过调整热处理温度和时间，能获得不同颜色的橡胶木材，如热带硬木柚木色或其它珍贵木材颜色，能够实现产品的多样化，提高橡胶木的附加值。高温热改性技术的应用和推广，将使橡胶木的应用领域逐渐扩大并延伸至地板、家具、门窗、室内外墙板、轻型木结构等领域。因此，大力开发和推广高温热改性橡胶木在中国拥有巨大的市场潜力。

道真乌天麻野生分布在海拔120～1 800米的林下，阴湿、腐殖质深厚，土壤肥沃的生态区域。道真自然环境优越，最适宜适合乌天麻栽培。

考虑到中国橡胶木生产的实际情况，建议企业、高校院所及相关协会组织在以下几个方面作进一步努力。

在井下工作面区域探测中，各个探测测点方向上波场变换信号间的相关程度可通过相关系数来衡量，相关系数与相关性评价见表1，相关系数介于1至-1，其绝对值越大，相关性越强，反之则相关性越弱。

3.1 成立橡胶木产业国家创新联盟，以高温热改性为主要研究途径之一，构建产业技术创新链

成立橡胶木产业国家创新联盟不仅符合党的十九大提出的 “加强国家创新体系建设，深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系”的任务要求，而且可以有效地整合橡胶木产业技术创新资源，着力解决橡胶木材行业共性关键技术，提升科技创新水平；逐步完善以企业为主体、市场为导向，产学研协同创新、深度融合的技术创新体系和创新平台，成为政府的助手、企业的帮手、产业的推手。

3.2 建立热改性橡胶木生产技术标准，健全产品质量控制及检测方法

高温热改性橡胶木尚未形成真正的产业链，热处理设备和工艺各不相同，亟需建立统一的橡胶木热改性生产技术标准和质量控制规程，按照不同应用领域制定不同的热改性工艺。同时考虑不同使用环境因素，明确热改性橡胶木检测评价指标和规范统一的检测方法，确保产品质量，规范产品市场。

3.3 加强宣传，迎合市场需求，控制成本，提升市场接受度

目前，市场上对橡胶木存在误解，也有很大一部分厂商家将橡胶木产品宣传成橡木产品，严重损害了消费者的权益。由国家木材与木制品性能质量监督检验中心牵头编制的 《橡胶木消费指南》即将发布，其意在理清橡胶木产业的现状，让橡胶木从业者、爱好者、消费者掌握橡胶木的有关知识，这将在一定程度上培养消费者对橡胶木的喜好，消除以前消费者对橡胶木的误解和盲区。除此之外，还需要从业者从消费者和市场需求出发，在控制成本的前提下，不做虚假宣传，做大做实热改性橡胶木产业，以产品样板实地展示、产品质量来打动消费者，赢得口碑，提升市场接受度。

3.4 开展联合改性处理技术，改善热改性橡胶木防霉、防白蚁性能，赋予其阻燃、疏水、加密增强等多重功效

单纯的高温热改性橡胶木会使其强度降低，并不能改善其防霉和防白蚁性能，通过树脂、硅溶胶、油浸等有机/无机质浸渍处理后能弥补其高温热改性的部分强度损失，并改善其防白蚁性能[20-21,42]，但防白蚁效果与增重率的关系有待进一步研究确定[21,42]。随着人们对木制品各方面功能性需求的增加，热改性橡胶木的阻燃、疏水、防霉抗菌、加密增强等功能也显得尤为重要，需要在尺寸稳定增加、耐久性提高、阻燃防火与强度降低之间寻求平衡点，制造生产更多更优异的多功能性产品。