有机废弃物与玻璃纤维增强新型刨花板的开发与性能表征：可持续高强板材的创新路径

本研究针对传统木质刨花板资源消耗大、有机废弃物利用率低等问题，创新性地采用榴莲皮、桃花心木叶等农业废弃物与玻璃纤维复合，通过热压工艺（160°C/4.5 MPa/10 min）制备单层/三层结构板材。最优配方（50%竹叶+50%竹屑+玻璃纤维增强）达到JIS A 5908-2003标准，MOE达2045 MPa，MOR达281.01 MPa，厚度膨胀率仅3.45%，为废弃物高值化利用提供了技术范例。

　　

随着全球森林资源锐减和有机废弃物堆积问题日益严峻，传统木质刨花板产业面临原料短缺与环境压力的双重挑战。农业废弃物如榴莲皮、竹叶等虽富含纤维素，但单独制成的板材常因力学性能差（如低弹性模量MOE）、易吸水膨胀（厚度膨胀率TS>12%）等问题难以达标。更棘手的是，这些材料在潮湿环境中易受白蚁侵蚀（重量损失WL>80%），严重制约其应用。为此，研究人员探索将高强度玻璃纤维与有机废弃物复合，试图突破生物基材料性能瓶颈。

来自中国的研究团队在《Results in Engineering》发表论文，系统评估了7种配方刨花板的性能。通过控制热压参数（160°C/10 min/4.5 MPa）和分层结构设计，结合扫描电镜(SEM)和统计学分析（ANOVA，p<0.05），发现三层结构的竹基复合材料表现最优：其密度达0.72 g/cm³，水吸收率(WA)仅23.62%，远超单层板材（如纯榴莲皮板材WA达75.61%）。玻璃纤维的加入使抗弯强度(MOR)提升近10倍，SEM显示其有效填充了竹材细胞壁间隙，但4000倍镜下仍观察到粘合剂分布不均导致的微孔缺陷。

在材料表征方面，研究采用JIS A 5908-2003标准体系，重点测试：

1. 物理性能：密度、含水率(MC)、24小时吸水率(WA)和厚度膨胀率(TS)
2. 力学指标：内结合强度(IB)、弹性模量(MOE)和断裂模量(MOR)
3. 耐久性：100天野外埋地实验（graveyard test）评估白蚁侵蚀
4. 微观结构：SEM 500-4000倍观察界面结合状况

关键结果揭示：
• 力学增强机制：玻璃纤维通过桥接有机颗粒，使三层板的MOE达2045 MPa（满足JIS标准），但单层板因纤维阻碍胶粘剂渗透导致IB降至0.01 MPa
• 防水性突破：纤维glass的非多孔特性使最佳配方的TS仅3.45%，远低于标准上限（12%）
• 耐久性矛盾：尽管纤维glass使重量损失降至2.18%（C组），但高纤维素竹材（24.31%）仍导致多数样品被归类为"V级抗蚁性"（SNI 01.7202-2014）

讨论部分指出，该研究首次证实竹叶-竹屑-玻璃纤维的三明治结构可协同提升性能：竹叶的高提取物含量（9.23%）赋予抗生物降解性，而竹屑提供骨架支撑。但SEM发现的界面缺陷提示需优化胶粘剂（10%异氰酸酯）分布工艺。研究者建议未来探索天然纤维替代玻璃纤维，以进一步提升环保性。

这项工作的核心价值在于：

1. 为东南亚丰富的农业废弃物（如榴莲年产百万吨）找到工业化出路；
2. 提出可量产的环保板材配方，其MOE(2045 MPa)已接近商用木材水平；
3. 建立有机-无机杂化材料的设计范式，为开发其他生物基复合材料提供参考。正如作者Apri Heri Iswanto强调，该技术若规模化应用，可减少30%以上传统刨花板的木材消耗，对热带地区循环经济发展具有重要意义。