废弃植物纤维高值化及环保复合材料的制备技术与应用
项目公示信息
项目名称：废弃植物纤维高值化及环保复合材料的制备技术与应用
完成单位：西安理工大学、西安建筑科技大学、安徽淮宿建材有限公司、陕西荔鼎木塑型材研发有限责任公司
完成人：张效林、薄相峰、曹从军、张继兵、张海、聂孙建、金霄、徐冲
项目简介：
资源循环利用和高效利用是国家生态环境建设的重要内容。废弃植物纤维原料（如废杂木、秸秆、烟杆、竹纤维、废纸纤维等）是废弃资源的重要组成部分，这些生物质材料长期以来处于被焚烧、丢弃状态，不仅造成资源浪费，而且导致环境污染。如何对这些生物质材料进行有效的利用是近年来行业内关注的热点问题。本项目在陕西省自然科学基金、产学研合作研发等项目支持下，从废弃植物纤维预处理、复杂环境下纤维形态控制和优化、纤维增强复合材料界面优化、复合材料成型技术等方面入手，历经十余年，形成了具有资助知识产权的废弃植物纤维增强树脂基复合材料成套技术，项目的主要创新点包括：
（1）首次研发了基于植物纤维形态控制和高品质预改性植物纤维的制备技术，揭示了几种植物纤维（秸秆、烟杆、竹、废纸纤维）预处理及改性方法对植物纤维微观结构的影响规律，研发了基于植物纤维的微晶纤维素及纳米纤维素制备技术；进一步提出植物纤维化学结构及微观形态变化与复合材料界面性能之间的关系，并以此为依据制备适宜于用作复合材料增强体的形态优化的高品质植物纤维。
（2）改变传统的仅依靠添加相容剂的“纤维-基体”界面改善模式，系统性研发了高效便捷的偶联剂、生物酶、微波/酯化复合等改性植物纤维技术；降低纤维极性，结合改性工艺对植物纤维化学结构的影响情况，深入剖析了复合改性植物纤维与基体之间的界面相容性。
（3）革新植物纤维复合材料传统成型方法，开发“多级精量喂料”成型技术克服植物纤维质轻、均匀进料难等缺点，提高植物纤维在复合体系中的分布均匀性；开发了基于浸润理论及化学键理论的高含量植物纤维增强树脂基复合材料成型方法，并针对性地研发了层压成型、挤出成型、注塑成型等多种成型技术，有效改善植物纤维复合材料界面结合，并显著提升了高含量植物纤维增强热塑性树脂基复合材料力学、形状稳定性、热稳定性等综合性能，为植物纤维无污染全利用及高性能、高含量植物纤维增强复合材料系列产品的研发提供了重要技术支撑。
项目先后获授权国家发明专利5项，实用新型专利10项，发表论文30余篇，其中多篇论文被国内外同行引用，完成相关科研项目多项，项目总体上达到国际先进水平。项目成果已在多家企业得到应用，实现了废弃植物纤维原料的资源化及高值化利用，在废弃植物纤维原料的高效利用、废塑料循环利用及环保植物纤维复合材料的研发等方面发挥了重要作用。近三年新增销售额1.1亿元，新增利润1300余万元。同时，项目在助力乡村振兴方面发挥了重要作用，形成了明显的经济效益和社会效益。
主要知识产权目录（代表性论著、标准规范、专利、计算机软件著作权等)：
代表性论文专著目录
（基础研究、应用基础研究：限8篇；非基础研究、应用基础研究：限15篇）
序号
论文专著名称
刊名
作者
年卷页码（xx年xx卷xx页）
发表时间
通讯作者
第一作者
1
Study on the mechanical and thermal properties of poly(lactic acid)/office waste paper fiber composites
Journal of Applied Polymer Science
Zhang， Xiaolin*，
Li， Shaoge，
Xu， Chong，
Li， Jia，
Wang， Zhe
2020，137(45) :e49390
2020.06
张效林
张效林
2
Characteristics of Un-deinked, Alkaline Deinked and Neutral Deinked Old Newspaper Fibers Reinforced Recycled Polypropylene Composites
Polymer composites
Xiaolin Zhang*,
Xiangfeng Bo,
Longkang Cong,
Liqing Wei,
Armando G. McDonald
2018，39(10): 3537-3544
2018.10
张效林
张效林
3
Study on Mechanical and Thermal Properties of Poly(Lactic acid)/Poly(Butylene adipate-co-terephthalate)/Office Wastepaper Fiber Biodegradable Composites
Journal of Polymers and the Environment.
Xu Chong,
Zhang Xiaolin*,
Jin, Xiao,
Nie Sunjian
2019，27(6):1273-1284
2019.06
张效林
徐冲
4
Effect of bamboo fibers with different coupling agents on the properties of Poly(hydroxybutyrate-co-valerate) biocomposites
Journal of Applied Polymer Science
Jin Xiao,
Zhang Xiaolin*,
Xu Chong,
Nie Sunjian.
2019,136,47533
2019.05
张效林
金霄
5
Study on Mechanical Properties and Water Absorption Behavior of Wastepaper Fiber-Recycled Polypropylene Composites
Polymers & Polymer Composites.
Zhang Xiaolin*,
Bo Xiangfeng,
Wang Rumin.
2013, 21（6）：395-401
2013.06
张效林
张效林
6
Effects of Fiber Content and Size on the Mechanical Properties of Wheat Straw Recycled Polyethylene Composites
Journal of Polymers and the Environment
Zhang Xiaolin*，
Wang Zhe，
Cong Longkang，
Nie Sunjian，
Jia Li
2020，28（7）：1833–1840
2020.07
张效林
张效林
7
界面改性对麦秸秆纤维/聚乙烯复合材料性能的影响
复合材料学报
聂孙建，张效林*，丛龙康，邓祥胜，贺新民
2018，35（7）：1783-1790
2018.07
张效林
聂孙建
8
旧报纸纤维增强回收聚丙烯复合材料性能研究
中国造纸学报
张效林*，薄相峰
2014，29（2）：29-32
2014.06
张效林
张效林
9
Reinforcing effect of nanocrystalline cellulose and office waste paper fibers on mechanical and thermal properties of poly (lactic acid) composites
Journal of Applied Polymer Science
Zhang Xiaolin*, Li Shaoge,Li Jia,Fu Baiqiao,Di Jingjing, Xu Long, Zhu Xiaofeng
2021，138(21): e50462
2021.01
张效林
张效林
10
废纸高值化利用及其在材料领域中的研究进展
中国造纸学报
张效林*，迪静静，薄相峰，吕金燕，段婧婷，徐龙
2021，36(03):17-25
2021.09
张效林
张效林
11
脱墨方法对废纸纤维结构特性的影响
中国造纸学报
张效林，王汝敏
2012，27（1）：45-49
2012.03
张效林
张效林
12
Effect of different enzymatic treatment on mechanical， water absorption and thermal properties of bamboo fibers reinforced poly(hydroxybutyrate-co-valerate) biocomposites
Journal of Polymers and the Environment
Guangming Zhuo， Xiaolin Zhang*， Xiao Jin， Mei Wang， Xiongnan Yang， Shaoge Li
2020， 28(9): 2377-2385
2020.09
张效林
卓光铭
13
Effect of multiple recycling on properties of poplar fiber reinforced high density polyethylene wood-plastic composites
Materials Research Express
Zhuo Guangming, Zhang Xiaolin*,Liu Yanting, Wang Mei
2019， 6(12): 125514
2019.12
张效林
卓光铭
14
废纸纤维/微晶纤维素增强PHBV 复合材料性能研究
功能材料
张效林*，李 佳，邓祥胜，金 霄，聂孙建.
2018，49（8）：8097-8101
2018.08
张效林
张效林
15
天然纤维增强PLA基可降解复合材料的研究进展
化工进展
徐冲，张效林*，丛龙康，邓祥胜，金霄，聂孙建.
2017，36（10）：3751-3756
2017.10
张效林
徐 冲
专利、软件著作权目录（限10项，此处不再填写论著）
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
（地区）
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
专利有效状态
国家发明专利
基于麦秸秆纤维表面处理制备复合材料的方法
中国
ZL 2018 1 0680735.1
2021.01.15
4205085
西安理工大学
张效林，聂孙建
有效
国家发明专利
利用废打印/复印纸和废旧塑料制备木塑复合材料的方法
中国
ZL 2012 1 0080109.1
2013.10.23
1289750
西安理工大学
张效林
有效
国家发明专利
一种废旧报纸-废旧聚丙烯复合材料的制备方法
中国
ZL 2011 1 0189912.4
2013.01.16
1121529
西安理工大学
张效林，薄相峰，王志彤
终止
国家发明专利
废旧报纸-废旧书刊纸中性脱墨剂、制备方法与脱墨方法
中国
ZL2012 1 059 1512.0
2014.08.06
1455988
西安理工大学
张效林
有效
国家发明专利
一种废塑料印品表面油墨清洗剂及其制备方法
中国
ZL 2010 1 0300408.2
2012.01.11
894910
西安理工大学
张效林，曹从军
终止
实用新型专利
一种双螺杆造粒机
中国
ZL 2017 2 1222296.7
2017.09.22
7221012
安徽淮宿建材有限公司
张继兵
有效
实用新型专利
一种分层滴灌的立体木塑花箱
中国
ZL 2017 2 1313610.2
2018.05.22
7381112
陕西荔鼎木塑型材研发有限责任公司
张海，魏利军，周小利
有效
实用新型专利
一种木塑护栏装置
中国
ZL 2017 2 1298332.8
2018.07.20
7618939
陕西荔鼎木塑型材研发有限责任公司
张海，魏利军，周小利
有效
实用新型专利
一种组合式木塑垃圾箱
中国
ZL 2017 2 1298953.6
2018.07.20
7615671
陕西荔鼎木塑型材研发有限责任公司
张海，魏利军，周小利
有效
实用新型专利
一种木塑公交站亭
中国
ZL 2017 2 1314152.4
2018.06.26
7525728
陕西荔鼎木塑型材研发有限责任公司
张海，魏利军，周小利
有效
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