· 編者按·
    創新是發展的不竭動力。今年2月底，2021年度湖南省科學技術進步獎獲獎項目名單公布。為集中報道和展示農林領域的創新成果，省科協、省科技廳聯合主辦推出“田埂上的科技創新”系列報道，湖南科技傳媒集團具體承辦。
    《湖南科技報》派出記者深入實地采訪，聚焦我省農林領域科技工作者在科研過程中的精彩故事，報道他們取得的重大科技創新成果，弘揚他們服務社會的奉獻精神、勇于創新的科學精神、勇攀高峰的探索精神，為全省科技工作者提供源源不斷的精神動力，激發全社會的創新創造活力，營造良好的科技創新氛圍，助推“三高四新”戰略實施。
    系列報道持續在《湖南科技報》推出，并將在科普湖南學習強國號、科普湖南微信公眾號、科普湖南在線網及湖南科技報微信公眾號同步推送。
    人造板無醛又阻燃

原載于《湖南科技報》

    “家裝污染成為多種疾病的致病源”“近七成住宅甲醛超標”“1/3白血病緣于裝修”“我國每年11萬人死于室內污染”……互聯網時代，類似報道已屢見不鮮，均指向同一個社會問題——家裝材料甲醛超標。
    甲醛無色，聞起來卻很上頭，具有強烈刺激性氣味，世界衛生組織國際癌癥研究機構將其列為一類致癌物，可誘導和引發癌癥。它的危害到底有多大？當它在室內的濃度達到每立方米0.06～0.07毫克時，兒童就會發生輕微氣喘。而含有甲醛膠黏劑的木制品用于室內，甲醛釋放期長達3～15年。
    “但裝修界都說‘無醛不成膠’�！�9月22日，省林科院范友華研究員告訴記者，因為甲醛是一種重要的化工原料，主要用于生產木材膠黏劑，用于人造板產業，還可作為棉織物染色助劑，使面料固色持久、防皺防縮……可以說，甲醛除去致癌性，其他都是優點。
    范友華研究員是一名化學博士，也是“無醛阻燃木竹材人造板制造關鍵技術及其應用”項目主要負責人，該項目在今年2月底榮獲2021年度湖南省科技進步獎二等獎。他告訴記者，說起無醛阻燃木竹材人造板研究，還得與當時他去醫院看望一位患病朋友的經歷有關。

    醫院探友，下決心研發人造板無醛膠黏劑
    2010年夏天，范友華去湘雅附一醫院看望一位患紫癜的朋友。
    “到醫院才知，朋友是產后不久便住進了新裝修的房子，醫院診斷結論是因產后免疫力低、居住在不良環境中導致凝血功能減低�！笨粗�往日陽光快樂愛笑的女孩，如今躺在病床上臉色蒼白，范友華內心很不是滋味。
    回到單位，他不時想起因室內裝修材料引起的室內空氣污染問題，心中暗暗下定決心攻關人造板用無醛膠黏劑。
    早在4年前，有機化學專業碩士畢業的范友華，放棄去中國科學院青海鹽湖研究所工作的機會，回到湖南省林業科學院從事林業科研工作。
    “我報到上班后不久，就加入了院課題組的一個重大專項研究，在院課題組老專家的指導下，從林業理論、實驗技能到項目申   報等，從頭學起，每天都是辛苦又充實的兩點一線生活�！狈队讶A告訴記者，經過400多個日夜的拼搏，最終他與課題組一道圓滿完成重大專項的任務指標，自主研發出大徑級速生材真空——疊壓浸漬改良工藝及技術，解決了木材缺乏橫向通道導致浸注深度不夠、速生材密度低易壓潰的技術瓶頸，開發出密實化防腐改性木材，延長了木材的使用壽命。
    而這也為范友華接下來攻關無醛阻燃木竹材人造板制造關鍵技術打下了堅實的基礎。
   

    潛心鉆研，突破人造板甲醛污染技術瓶頸
    數據顯示，2021年我國人造板年產3.37億立方米，占全球總量近七成。
    人造板主要包括膠合板、刨花板、細木工板和纖維板等。板材在生產過程中需要用膠水黏合，據記者了解，用膠量最低的三合板，每一張標準板用膠量約為1公斤。
    我國每年使用的木材膠黏劑總量近2000萬噸，且主要是以甲醛為基本原材料的“三醛”膠，占整個木材加工行業用膠量的90%以上。市場占比不足10%的大豆膠、淀粉膠、異氰酸酯膠等無醛膠，雖然實現了綠色環保，但卻因存在性能不穩定、成本過高等問題，難以推廣開來。
    受小時候依稀記得農村的木工師傅熬骨膠用于黏合木家具的啟發，范友華決定將富含植物蛋白成分的農林加工剩余物中的蛋白質提取出來，以此為原料開發無醛膠黏劑。
    通過查閱資料、咨詢前輩，范友華選擇以油茶餅粕及大豆餅粕為原料，提取其中的植物蛋白，經化學改性后得到了植物蛋白基膠黏劑。經過上百次實驗，終于解決了蛋白膠黏劑干態膠合強度的問題。
    然而，植物蛋白膠黏劑存在耐水性差、易發霉的問題。范友華研究員團隊又通過對植物蛋白分子定向重構—共混交聯耦合技術，解決了植物蛋白膠黏劑耐水性差的問題；并采取生物滅活抑菌方法，改善了植物膠黏劑易霉變的問題，延長了植物蛋白質室溫存放期。

范友華研究員（左二）指導學生開展實驗。

    最終，經過近6年的攻關，范友華研究員團隊創制了耐水防霉植物蛋白基膠黏劑制造技術，解決了人造板甲醛釋放污染環境的產業瓶頸，人造板甲醛釋放量僅為0.008 毫克/立方米，遠低于國家標準《人造板及其制品甲醛釋放量分級》（GB/T 39600-2021）ENF級0.025毫克/立方米的限量。項目組研制的膠合板，產品主要力學性能也符合《普通膠合板》（GB/T 9846-2015）標準要求。

    強強聯手，構建無醛阻燃人造板制造體系
    人造板業面臨兩大共性難題——甲醛污染和易燃發煙。
    無醛膠黏劑能解決人造板甲醛污染問題，但人造板還須進行阻燃抑煙等處理，以解決易燃多煙難題。
    由公安部、住房和城鄉建設部聯合發布的強制性國家標準《建筑內部裝修設計防火規范》（GB 50222-2017），自2018年4月1日起實施，要求公共場合木制人造板等墻面材料燃燒性能等級須達到B2級。
    新需求催生新突破。范友華研究員團隊根據新形勢及時調整研究方向，聯合中南林業科技大學袁利萍副教授團隊，開啟無醛阻燃人造板的研究。
    經過近4年的研究，項目團隊發明了環境友好型無鹵生物質固體阻燃劑制備技術，提出人造板阻燃劑催化成炭協同煙霧毒氣吸附捕集與催化轉化的阻燃減毒理論，創建了催化成炭和煙霧轉化減毒協效理論。該體系可將總熱釋放量減少55%，總煙產生量減少50%，有毒煙霧產生量減少30%。
    在人造板催化成炭減毒理論基礎上，項目團隊發明了適用于實木細胞深度浸漬液相功能型阻燃劑，創新實木細胞深度浸漬改性技術，攻克木材難以深度浸透和浸漬效率低的技術難題。
    同時，項目團隊還攻克木竹人造板制造過程中能耗高和效率低的技術難題，構建了完整的無醛阻燃人造板綠色生產技術體系。采用大體積冷鍋混料技術使混料速率提高5倍，單位產品節能8%。
    2020年8月，項目組研制的阻燃膠合板，經檢測，燃燒性能符合B1(B)級要求，為難燃材料。同年12月，項目組研制的磺化炭/竹木纖維集成墻板的檢測結果顯示，燃燒性能達到B1級要求，為難燃材料。
    “我們公司生產的無醛阻燃膠合板，甲醛釋放量達ENF級，雖然每張標準板成本增加了10%左右，但售價提高了10～15元，單張板利潤高一些不說，銷售額還翻了番�！�8月30日，湖南閩新新材料股份有限公司總經理周向東告訴記者，他們公司自2018年跟范友華研究員團隊合作以來，利用新技術生產的無醛阻燃膠合板，深受酒店、賓館、商場等公共場所裝修青睞，市場走貨快。
    湖南恒信新型建材有限公司是全國竹木纖維行業細分領域龍頭企業，公司在該細分領域國內市場占有率達21%。該公司副總經理王杰超告訴記者，公司自2016年與項目組合作至今，利用無醛膠黏劑和一體成型技術生產的竹木纖維集成墻板，防水、阻燃、硬度及彎弧度等指標性能優異，產品市場反響好，還出口到東南亞、歐盟及中東阿拉伯等地的22個國家，近5年出口創匯800萬余元。