第二章  申请课题研究内容与目标

以竹材加工边角废料、小径竹、丛生竹资源为利用对象，通过攻克竹纤维力学性能测试技术难题，实现纤维原料的选择利用，优化竹纤维规模化制取工艺，在此基础上开发具有不同用途，以竹纤维为增强相的生物可降解高分子复合材料系列产品,为竹材加工剩余物及小径竹、丛生竹资源的多用途高效循环利用提供新的途径。

在完善以微拉伸技术、纳米压痕技术为主要手段的微尺度力学性能测试技术体系的基础上，系统研究竹单根纤维力学性能随竹种、竹龄、竹杆部位的不同而变化的规律，机械磨浆等纤维规模化制取工艺对竹纤维力学性能、表面形态、润湿特性的影响，为竹纤维高分子复合材料对纤维增强材料的选择、纤维规模化制备工艺的优化，以及改善竹纤维与高分子之间界面的应力传递提供科学依据。

以竹纤维与生物可降解塑料为原料，通过对竹纤维表面改性技术、生物可降解高分子材料表面活化技术、竹纤维/可生物降解高分子复合技术、竹纤维高分子复合材料降解特性、耐久性及其控制技术的全方位攻关，制备出生物降解性与使用耐久性可控的竹纤维增强高分子复合材料，为其实现产业化提供技术储备。

以竹纤维为结构元件，通过对发泡溶液气泡成长过程的控制，实现植物纤维网状材料结构和材料密度的准确控制。重点研究液体发泡的气泡尺寸和分布的控制技术，竹纤维形态、结构分布形式、纤维帚化等处理方式对材料力学和热学性能的影响；研制出用于包装材料的超轻质竹纤维发泡材料1-2种，并实现产业化推广。

二、技术指标

(1) 掌握竹纤维力学性能微拉伸测试的整套实验技术，使用该技术每小时可对10-15根竹纤维的力学性能进行测定；获得毛竹以及2-3种具有工业化应用潜力竹种纤维力学性能的统计数据，从中推荐最适合竹纤维增强高分子复合材料制造的竹种。

(2) 开发生物可降解竹纤维增强高分子复合材料2-3种，材料的静曲强度达到50MPa，24小时吸水厚度膨胀率在5%以下；材料的使用周期可达到2年，在可控堆肥降解条件下高分子降解率达70%以上。

 (3) 开发生物可降解超轻质竹纤维发泡材料1-2种，密度在0.01-0.12g/cm³内可根据需要进行控制，材料的导热系数0.028-0.041W/mK、吸音系数0.78-0.83，形成年产1000吨的中试生产线；

 (4) 在核心期刊上发表论文9-11篇，其中SCI或EI收录3篇；申请发明专利2项。培养研究生3-4人。

三、课题经费

国拨经费235万元，地方和企业配套经费40万元。

一、 研究内容

本课题将资源丰富的竹子材料和高科技太阳能集散技术结合，开发太阳能圆竹结构预制房屋关键构件，使之朝着模块化，组装化和系列化的方向发展，用于满足农村普通住宅或旅游区度假别墅的建设需要，以及为抗震，抗灾搭建临时居所提供系列化材料。这对高效利用我国竹子资源、缓解煤炭电力能源紧张、发挥部分地区的自然条件优势、建设环境友好型和节约型社会具有非常重要的意义。

对平板式、真空管式、光电板等多种太阳能集热器的热效率和成本进行对比分析与研究，确定太阳能集热的基本方式和选用方案；研究太阳能集热器、导热通道与屋面的连接和组合方式，进行相关热工参数的测定与评价；设计和研制竹预制房屋屋面构件，开发适于圆竹建筑的太阳能集热器供热系统，包括集热器和热质循环等系统的设计与制造，太阳能集热模块及建筑接口技术等。

采用圆竹筒作为主要支撑结构和导热通道，研究、设计和制造1-2种圆竹导热复合墙体构件；研究和评价竹质复合墙体构件的抗剪、抗震性能，以及墙体构件及其他围护结构的隔热、保温及导热等热工性能。研究1-2种保温地面结构形式，开发竹材加工剩余物与无机物制造具有较高热容量的复合材料模块的加工工艺，并对其强度和储能性能进行测试与评价。

对太阳能圆竹结构预制房屋用圆竹的强度、干缩性、耐侯性等基本性能进行研究，研究圆竹防腐和防蚁的处理和加工方法，研制满足防水、保温隔热等性能要求的改性圆竹材料；研究圆竹结构房屋屋面、墙体和地面构件的连接技术和组合方法并进行相关性能测试；建造小型样品房，进行房屋相关综合性能和指标评价；制定太阳能圆竹预制房屋关键构件制造技术规范或标准。

二、技术指标

(1)            开发太阳能圆竹结构预制房屋墙体、屋面和地面等关键构件制造技术各1套。

(2)            开发预制房屋墙体、屋面和地面等构件的连接技术和组合方法1~2套。

(3)            建立太阳能圆竹预制房屋样板房一个，建筑结构参照国家木结构设计规范(GB-2003)要求，建筑材料强度参照建筑用竹材物理力学性能试验方法（JG/T199-2007）和圆竹物理力学性能试验方法（ISO/TR22157）测试，抗弯强度达到8.8MPa，弹性模量5.6GPa，抗拉强度6.4MPa。节能指标参建设部民用建筑节能设计标准(JGJ26-95)要求，当房屋体形系数不大于0.3时，其外墙传热系数小于1.16等。

(4)            发表论文8-10篇，SCI或EI收入2-3篇，申请专利2-3项，起草技术规范和标准2件。

(5)            培养研究生4-5名。

三、课题经费

国拨经费285万元，地方和企业配套经费40万元。

一、 研究内容

本课题旨在拓宽辐照、同步辐射等技术在竹材防护和功能性改良等领域的应用范围。研究利用辐照技术改善竹制品防护性能，尺寸稳定性，以及其他物理力学性能新工艺、新技术；应用同步辐射技术研究竹材本身结构或竹材与其它材料复合的微观特征，为新理论的创立、新产品的出现和新工艺的开发打下坚实基础。

研究辐照技术对竹材物理、力学、化学以及界面特性的影响；不同辐照条件下乙烯等单体在竹材内部的交联程度及对竹质新材料物理力学性能的影响，揭示其作用机理；研究不同剂量辐照处理对竹质新材料耐久性的增强效果，提出竹产品辐照改性技术。

利用同步辐射技术研究不同加载条件下竹材的微观构造变化及断裂行为，研究竹质复合材料中竹材与其它材料的内部界面结合形式，以及界面连接破坏情况，为改进竹材与其它材料的复合制造工艺提供指导。

二、技术指标

(1)  提出竹材辐照改性处理技术1套，开发高尺寸稳定性以及防腐防霉竹质产品1-2种，形成竹材辐照改性示范线1条；

(2)  制备的竹质材料尺寸稳定性提高20%；辐照处理的竹质材料的防腐防霉性能提高2-3倍；

(3)  发表论文7-8篇，其中SCI或EI收录2-3篇；

(4)  申报专利1项，起草标准1项；

(5)  培养研究生4-5名。

三、课题经费

一、 研究内容

以竹笋加工产生的笋头、笋壳及煮笋液为研究对象，采用现代分离、分析技术，研究竹笋不同部位的生物活性及其有效成分，开发植物甾醇、膳食纤维微粉、氨基酸酞粉等高附加值产品，提出一套适合规模化生产的竹笋加工剩余物集成化处理与生产技术。

以笋壳和笋头粉为原料，采用现代分离技术，研究植物甾醇为主体的低极性成分的提取、分离技术工艺，开发具有降胆固醇、抗炎或抗肿瘤活性的制剂。采用超微粉碎技术研制高品质的竹笋膳食纤维微粉，寻找其独特的理化性能和生物学功效，开发具有减肥、通便和排毒功能的保健食品及其功能性配料。

以笋(煮)液为原料，研究氨基酸和肽类化合物的分离制备技术，探索其营养、增鲜和育法等作用，用于高档调味品、功能性饮料和特殊用途化妆品；研究适用于工业化生产的脱盐技术，生产高品质的竹笋氨基酸肽粉。

以竹笋加工废弃物为对象，采用离体活性评价方法，研究笋壳、笋头等不同部位提取物抗氧化活性及其对酪氨酸酶活性的影响，比较不同竹种竹笋提取物活性的差异，开发相应的应用技术。

二、技术指标

(1) 竹笋甾醇提取物：以笋壳和笋头干粉计得率≥5‰，可标示成分中总甾醇含量≥50％，作为保健食品原料或膳食补充剂；进一步研制总甾醇含量≥80％的医药中间体；开发软胶囊剂型的健康食品1种。

(2) 竹笋氨基酸肽类提取物：浓缩液产品以笋煮液计得率≥5‰，氨基酸含量≥20％(干基计)；竹笋氨基酸肽粉产品粗蛋白含量≥30％、灰分含量＜5％。

(3) 竹笋膳食纤维微粉：粒度＜400目，膳食纤维总量≥70％，溶胀性≥4mL/g，持水性≥5mL/g，吸油性≥1.5g/g；开发具有排毒和/或减肥功效的保健食品1种。

(4) 在核心期刊上发表研究论文5篇以上，申报国家发明专利1-2件，制修订相关标准2个，培养研究生3~4人。

三、课题经费

国拨经费185万，配套40万元。

一、研究内容

以竹炭加工副产物为原料，通过提取、分离、精制等工艺，从竹焦油、竹醋中分离、制备精细化学品；研究竹焦油、精制竹醋循环利用技术，开发新型天然消毒、保鲜剂，为竹炭加工副产物的高附加值利用及相关新材料的开发提供研究基础和技术支撑

利用GC-MS、HPLC-MS等手段，研究、鉴定竹焦油中主要化学成分；通过精馏、萃取等技术，研究竹焦油中主要有害化学成分的去除方法；研究竹焦油在农业病虫害防治、土壤改良等方面的综合利用技术。

通过分馏、渗透、反渗透等技术，对竹醋进行精制，减少竹醋中无效组分；以精制竹醋为原料，研究、开发新型清毒、保鲜剂；研究新型消毒、保鲜剂应用技术。

以精制竹焦油为原料，研究耐高温树脂合成技术；考察反应温度、时间、交联剂和催化剂用量等对产物组成、结构和性能的影响，建立系列耐高温粘结剂的合成工艺；探讨系列耐高温树脂合成反应机理，开展应用研究。

二、技术指标

(1)             建立竹焦油在农业病虫害防治、土壤改良等方面的综合利用技术。

(2)             以精制竹醋为原料，开发1-2种新型消毒、保鲜剂产品。

(3)             提出由竹焦油制备耐高温树脂的工艺方案。高温粘结树脂：耐热性，270℃下，2000h无明显变化；300℃失重10%；残炭率，1000℃大于70%；密度，1.2g/cm³。

(4)             在核心期刊上发表论文3-5篇，其中SCI收录1篇；培养研究生3~4人；申请发明专利1-2项。

三、课题经费

国拨经费185万，配套40万元。

一、 研究内容

以开发安全高效的饲料抗生素添加剂替代品为目标，以竹原纤维加工废弃物为对象，通过对竹原纤维加工废水、废渣抗菌及促生长成分分析及提取、分离技术研究，从竹原纤维加工废弃物中分离制备具有抗菌活性及促生长作用的天然物质；通过对竹原纤维加工废弃物中具有生理活性物质的膨化处理等手段，制备天然饲料添加剂；评价天然饲料添加剂在畜禽养殖中的应用性能，并实现产业化示范，最终实现竹原纤维加工的循环利用。

以竹原纤维加工产生的废水、废渣为原料，分别研究废水、废渣中具有抗菌活性、促生长作用等生理活性物质的分离、制备技术。研究植物提取剂种类、配方、提取温度、时间、提取方式等工艺条件对生理活性物质提取效果的影响，建立天然活性物质的高效制备技术及工艺。

通过浓缩、膨化改性等手段，研究从竹原纤维加工废弃物中提取的生理活性物质的活化工艺；通过配方筛选及畜禽饲喂实验，研究天然饲料添加剂制备技术。

 开展天然饲料添加剂在不同种类畜禽(猪、鸡等) 及水产养殖中的应用研究，建立天然饲料添加剂中试生产线及应用示范畜禽基地，并进行产业化推广。

二. 技术指标

(1)     竹原纤维加工废弃物制备天然饲料添加剂技术1套；

(2)     天然饲料添加剂1种，其在饲料中的添加量为0.5~2%，饲料利用率提高10%，每千克体重成本降低5~10%；

(3)     建立天然饲料添加剂中试生产线1条及应用示范畜禽基地1个；

(4)     在核心期刊上发表论文3-5篇，其中SCI收录1篇；申请专利1项，培养研究生3-4名。

三、课题经费

国拨经费210万元；地方和企业配套经费40万元。

一、 研究内容

依据天然产物化学原理，从动植物加工废弃物中提取、筛选、制备天然抗菌、防虫活性物质，通过制剂开发、配方优化等研究，研制适用于竹木材及其制品的天然防护剂；通过复配、增效助剂筛选等，研究天然防护剂增效技术及相应的处理工艺/技术；在对天然防护剂性能评价的基础上，建立环保型竹木材防护处理工艺。本课题的实施可以大幅度降低竹材防护成本，推动天然防护剂的普及利用，实现竹材防护行业的健康发展，达到节约资源、保护环境的目的。

以重要竹材腐生菌、害虫等为对象，采用活性追踪方法，从植物加工废弃物中提取、分离活性物质；采用现代分析技术和手段，进行化学结构鉴定；研究天然抗菌、防虫活性物质高效制备技术/工艺。

研究、筛选影响天然防护剂应用性能的关键助剂(如渗透剂、溶剂等)及提高天然抗菌、防虫活性物质渗透性能的关键技术；研究天然抗菌、防虫活性物质与新型高效环保型化学防护剂的复配、增效组合；通过助剂及配方筛选，研制、开发适用于竹材防护的环保新剂型及相应的加工技术。

针对天然防护剂和不同材性竹木材特点，研究竹木材处理过程中制约天然防护剂处理效果的因素，建立适合于天然防护剂及不同材性竹木材处理的环保型防护处理工艺。

二、技术指标

(1)              从植物加工废弃物中提取、筛选出1-2种天然抗菌、防虫活性物质，完成其结构鉴定；

(2)              建立天然抗菌、防虫活性物质高效制备技术，研制天然竹材防护剂1种，处理后可延长竹材使用寿命2~3年；

(3)              在国内外核心期刊发表论文5-6篇，其中SCI收录1-2篇；培养研究生3~4人；

(4)              申请相关发明专利1项。

三、课题经费

国拨经费225万元。