目前，“以竹代塑”領域缺乏將竹材直接轉化為塑料制品的新技術與新方法。竹子因具有快速生長、可再生、生物降解和環境友好等特性，被視為石油基塑料的潛在替代品。然而，竹材固有自結合能力較弱，通常需與膠黏劑或其他材料進行復合，從而導致潛在的塑料和空氣污染問題，尤其是使用石油基高分子膠黏劑時；此外，相對于石油基塑料而言，竹材天然可塑性不足，在成型工藝中需依賴水熱處理軟化和成型，從而限制了其應用范圍。鑒于此，國家林業和草原局竹子研究開發中心以竹代塑創新團隊郭登康助理研究員、李景鵬副研究員聯合福建農林大學“竹材精準增值利用”國家林草創新團隊余雁教授，利用竹材細胞壁定向活化與模壓技術，成功將竹材直接加工成高強度、耐水以及可降解的全竹熱固性塑料異形產品。該研究成果以“Conversion of Bamboo into Strong, Waterproof, and Biodegradable Thermosetting Plastic through Cell Wall Structure Directed Manipulation”為題在材料科學領域一區Top期刊《ACS Nano》上發表。
研究團隊從竹材固有自結合性弱與可塑性差的根本原因——細胞壁結構與組分出發，通過亞氯酸鈉/醋酸選擇性去除部分木質素以及高碘酸創制鈉定向進行醛基化糖單元策略，實現了對竹材細胞壁結構與組分的定向重構，并同時提高了竹材單元反應活性和可塑性。通過簡單的熱壓致密化工藝，將竹材直接轉化為熱固性塑料產品（圖1）。的全竹熱固性塑料抗拉強度為50 MPa，彎曲強度為80 MPa，彎曲模量為5 GPa，邵氏硬度接近90，與聚苯乙烯（PS）、酚醛樹脂（PF）和聚氯乙烯（PVC）等硬質塑料相當。
中國林科院儲富祥研究員對本論文進行了寶貴指導。該工作得到了中國林科院優秀青年創新人才項目、中國工程院戰略研究與咨詢項目、國家自然科學基金項目等經費的資助。
(文章來源：世界竹藤通訊)
