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2018 年度提名国家科学技术奖技术发明奖项目公示 一、项目基本情况 项目名称大豆基无醛木材胶黏剂及其应用技术 主要完成人朱锦，刘小青，桂成胜，徐益忠，谭宏伟，张忠涛 提名者中国科学院 提名意见： 本项目 所研究的大豆基无醛木材胶黏剂主要用于人造板加工行业，主要替代现行广泛 使用的三醛类胶黏剂，解决当前人造板在生产、流通、使用过程中由甲醛释放给人们带来 的健康问题， 是实现林业产业转型升级、冲破国际 “绿色贸易壁垒 ” 的核心技术途径之一。 研究团队创造性的利用高分子和胶黏剂学科交叉技术，采用大豆蛋白插层蒙脱土技术，原 位生成了纳米级粘土片层结构，制备得到了耐水性强的大豆蛋白胶黏剂材料；并创造性的 将水性胶黏剂改为粉剂+水剂的双组份形式，克服了大豆蛋白胶黏剂粘度大、流动性差， 难以分散的问题，首次实现了大豆蛋白胶黏剂在连续热压刨花板、纤维板生产线上的应用。 该项目通过产、学、研、用强强联合，在探明大豆蛋白胶黏剂耐水性和黏结强度机理 的基础上， 通过关键材料技术、制造工艺等创新研究，实现了木材工业用大豆蛋白无醛胶 黏剂的规模化应用。相关产品已在国内得到大规模应用，部分产品已经出口至美国、日本、 欧洲等国。 该项目的成功研制有力的推动了我国木工行业的技术进步、产品结构升级， 破解了木 制产品出口的贸易壁垒，为彻底解决当前消费者面临的室内装修甲醛污染问题提供了强有 力的技术支撑和解决方案。 提名该项目为国家技术发明奖二等奖 1 二、项目简介 本项目属林产工业领域。所研制的大豆基无醛木材胶黏剂主要用于人造板加工 行业，主要替代现行广泛使用的三醛类胶黏剂（脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺改性脲 醛胶），解决当前人造板在生产、流通、使用过程中由甲醛释放而给消费者带来的健 康问题，是实现林业产业转型升级、冲破国际“绿色贸易壁垒 ”的核心技术途径之 一。 我国人造板年产量近3 亿立方米，位居世界第一。每年胶黏剂需求超过3000 万 吨，产值600 亿以上。近年随着美国、欧盟、韩国等对中国人造板不同品类的反倾 销限制措施及环保标准提高，以及人造板中甲醛释放给人们带来的健康威胁，促使 人造板企业进行整合、创新来提升产品及行业竞争力。而作为甲醛等危害物质释放 的主要来源 木材胶黏剂，是困扰人造板行业发展的主要因素，开发健康、环保 的生物基胶黏剂是人造板用胶黏剂行业发展的必然趋势和强烈需求。 本项目通过产、学、研、用强强联合，在探明大豆蛋白胶黏剂耐水性和黏结强 度机理的基础上，通过关键材料技术、制造工艺等创新研究，实现了木材工业用大 豆蛋白无醛胶黏剂的规模化应用。主要技术创新有1、在关键材料技术方面：（1）创 造性的利用高分子和胶黏剂学科交叉技术，采用大豆蛋白插层蒙脱土技术，原位生 成了纳米级粘土片层结构，制备得到了耐水性强的大豆蛋白胶黏剂材料；（ 2）通过 设计合成新型的蛋白改性用交联剂，使其与大豆蛋白的活性官能团共聚，降低了固 化反应温度低，使其更适合于实际应用需求，提高了交联度，使其胶合强度进一步 提高； 2、在关键工艺方面，创造性的将水性胶黏剂改为粉剂+水剂的双组份形式， 克服了大豆蛋白胶黏剂粘度大、流动性差，难以分散的问题，首次实现了大豆蛋白 胶黏剂在连续热压刨花板、纤维板生产线上的应用。目前已申请中国发明专利14 项， 已获授权10 项，发表论文12 篇，发起制定行业标准4 项，团体标准1 项，先后获 “林业产业科技创新一等奖” 、“2011 年林业工业新产品奖 ”、 “2011 年中国产学研 合作创新成果奖 ”等重要奖项。该技术引领了我国木材工业无醛化的发展方向和无 醛消费风尚。 利用本技术成果，已在宁波、广州和临沂建设大豆蛋白无醛胶黏剂生产线3 条， 总产能达到6 万吨/ 年。相关产品已在大自然家居（中国）有限公司、德尔家居、福 建福人集团、德华兔宝宝、水性科天、百得胜衣柜等行业龙头企业得到大规模应用， 部分产品已经出口美国、日本、欧洲等国，已经实现直接销售收入10.7 亿，新增净 利润 6180 万。本成果有力推动了我国木工行业的技术进步、产品结构升级，破解了 木制产品出口的贸易壁垒，为彻底解决当前消费者面临的室内装修甲醛污染问题提 供了强有力的技术支撑和解决方案。 2 三、客观评价 新技术成果鉴定意见： 由 张齐生院士作为主任委员的科技成果鉴定委员会一致认为：中国科学院宁波材 料技术与工程研究所与宁波中科朝露新材料有限公司合作完成的大豆胶项目，采用 豆粕为原料，以水为分散介质，通过绿色环保的工艺制备得到完全不含甲醛的大豆 基无醛木材胶黏剂。采用现有常规设备和生产工艺，利用该胶黏剂制备得到的多层 胶合板经检测：干态胶合强度和63水煮3 小时后的湿态胶合强度均大于0.7MPa, 完全满足国家二类胶合板的强度要求，胶合板甲醛释放量小于0.1mg/L （属木材本身 所含甲醛），且生产价格合理。该生物基无醛木材胶黏剂技术属国际先进水平。 新产品鉴定意见： 由中国林产工业协会组织的新产品的鉴定，以国家林业局林产工业规划设计院总 工程师肖小兵为主任的鉴定专家委员会一致认为：中国科学院宁波材料技术与工程 研究所与宁波中科朝露新材料有限公司合作完成的大豆胶产品已在数家胶合板和实 木复合地板生产企业应用，生产过程无污染产生，在现有生产工艺条件下，所生产 的胶合板和实木复合地板性能符合国家相关标准要求，具有良好的市场前景。该技 术总体达到国际先进水平。 新产品鉴定意见： 由中国林产工业协会对大自然家居( 中国) 有限公司和广东盈然木业有限公司共同 研发的天然大豆胶实木复合地板产品进行了鉴定。专家委员会一致认为：采用以豆 粕为原料生产的不含甲醛的大豆基无醛胶黏剂，利用现有设备，所生产的实木复合 地板达到国家标准GB/T 18103-2000 实木复合地板要求，其中甲醛释放量达到国 际先进标准要求，产品具有良好的市场前景。鉴定委员会一致认为：该产品达到国 际先进水平。 用户报告： 本产品在国内地板、胶合板、细木工板、刨花板等数家龙头企业得到规模化应用 和试用，用户与合作企业包括大自然家居（中国）有限公司、德尔家居、福建富人 集团、兔宝宝装饰新材料有线公司、生活家. 巴洛克、菲林格尔、书香门第、圣象集 团、唐朝木业等。目前质量稳定、市场反应良好、经济效益和社会效益显著。 产品质量检测报告： 相关产品经PONY 谱尼测试、国家人造板与木竹制品质量监督检验中心、国家环保 产品质量监督检验中心、广东省质量监督木材及木制品检验站、国家木制家具及人 造板质量监督检验中心（徐州）等多家权威部门检测，大豆胶生产过程节能环保、 无“三废”排放，产品完全不含甲醛，且制备得到的胶合板、地板等产品性能完全 符合国家相关标准要求，甲醛释放量为未检出或小于0.1mg/L 。 3 四、推广应用情况 该技术依托宁波中科朝露新材料有限公司进行生产，目前已经实现了大豆胶系 列产品的规模化生产，在宁波、 山东临沂、 广州三地建设了年产2 万吨胶黏生产线3 条，从大自然2013 年度将 “大豆胶实木复合地板 ”作为“2013 年度大自然地板总裁 战略产品 ”重点推广起，大豆胶作为最新创新类产品开始在一线板材企业应用。目 前公司已与人造板行业一线品牌“大然”地板、 “德尔”地板达成战略合作伙伴关 系，共同致力于大豆胶无醛地板产品的推广；同时在给行业一线品牌水性科天、百 得胜衣柜、索菲亚橱柜、兔宝宝装饰、千年舟板材等稳定、大批量供货。截止目前， 共实现无醛胶黏剂销售近10000 吨，实现下游胶合板、地板、家具等产品销售10.7 亿，新增净利润6180 万。 主要应用单位情况表 应用单位 名称 应用技术 应用的起止 时间 应用单位联 系人/ 电话 应用情况 大自然家大豆胶实谭宏伟 2013 年2013 年大自然 “康德美学1 号” 系列产品开 居（中国）木地板至今始采用大豆胶，大自然大豆胶地板至今累计 /13402186186 有限公司 销售近200 万平方米. 德尔地板大豆胶实姚红鹏 2013 年2013 年起， 德尔地板“无醛添加 ”系列产品 木地板至今全部采用大豆胶，德尔大豆胶地板至今累计 /15895513992 销售近200 万平方米. 深圳市松大豆胶细詹雄光 2016 年2016 年起， 松博宇旗下 “美洲实木 ”系列细 博宇科技木工板至今木工板及其生态板产品全部采用大豆胶，至 13902911592 股份有限 今累计销售超过10 万张大豆胶细木工板及 公司 其生态板. 广州市增大豆胶胶方锦锋 2013 年雅景谷至今累计销售大豆胶胶合板超过5 万 城雅景谷合板至今 /13609099909 张 . 木制品厂 福人集团大豆胶刨兰从荣 2015 年2015 年起， 与福人集团战略合作，率先开发 有限责任花板至今 /18650396933 出大豆胶刨花板. 公司 沪千森工大豆胶纤方有元 2016 年2016 年起， 与沪千森工战略合作，率先开发 科技股份维板至今 /13858019798 出大豆胶纤维板. 有限公司 南星家居大豆胶实徐伟 2016 年2016 年起， 南星家居旗下“森林之星 ”美学 科技（湖木复合地至今 /13905728888 地板开始逐步采用大豆胶. 州）有限公板 司 4 五、主要知识产权证明目录 知识产权知识产权具体名国家授权授权证书有效 权利人发明人 类别称地区号日期编号状态 发明专利一种无醛木材胶粘中国10141 2011. 82986 中国科学院朱锦，高玲玲已转让 剂及其制备方法2898B 8.24 2 宁波材料技给中科 术与工程研朝露， 究所有权 发明专利一种层状硅酸盐增中国10251 2013. 中国科学院桂成胜，朱有权 强的大豆胶黏剂及6933B 08.07 宁波材料技锦，刘小青， 其制备方法和应用术与工程研吴頔 究所 发明专利耐水性大豆基胶黏中国10338 2015. 17503 宁波中科朝陈峰，刘小有权 剂的制备方法7812B 08.12 02 露新材料有青，吴頔，徐 限公司益忠 发明专利一种蛋白质胶黏剂中国10239 2013. 中国科学院桂成胜，朱有权 固化剂及其制备方9515B 04.10 宁波材料技锦，刘小青 法和应用术与工程研 究所 发明专利无醛大豆粉末胶黏中国10304 2015. 17097 宁波中科朝刘小青，吴有权 剂及其制备方法5160B 07.01 30 露新材料有頔，朱锦，徐 限公司益忠 发明专利一种耐水大豆胶黏中国10338 2016. 中国科学院桂成胜，朱有权 剂的制备方法2383B 01.13 宁波材料技锦，刘小青， 术与工程研吴頔，王古月 究所 发明专利一种生物基水溶性中国10291 2015. 中国科学院桂成胜，朱有权 高分子溶液及其制1356B 05.20 宁波材料技锦，刘小青， 备方法和应用术与工程研周拓，吴頔， 究所王古月 发明专利一种胶合板试件锯中国10255 2013. 宁波中科朝陆长洲、洪正有权 制工装4982B 12.18 露新材料有明、刘小青、 限公司徐益忠 发明专利测试大豆基无醛木中国10402 2017. 宁波中科朝张鹏、李青有权 材胶黏剂粘度的蘸0079B 01.25 露新材料有璇、罗东风、 胶构件及装置限公司刘小青、徐益 忠 发明专利大豆基无醛木材胶中国10403 20160 宁波中科朝张鹏、李青有权 黏剂的粘度测试方4628B 427 露新材料有璇、罗东风、 法限公司刘小青、徐益 忠 5 六、主要完成人情况表 姓名朱锦性别男排名1/6 国籍中国 出生年月1968 年 7 月出生地山东临沂民族汉 技术职称研究员最高学历研究生最高学位博士 毕业学校美国马凯特大学毕业时间2003 年 9 月所学专业高分子材料 工作单位中国科学院宁波材料技术与工程研究所行政职务所长助理 二级单位无党派致公党 所在地宁波 完成单位中国科学院宁波材料技术与工程研究所 单位性质国立研究机构 参加本项目的起止时间2007 年至 2014 年 对本项目技术创造性贡献： 作为本项目负责人，领导了大豆基无醛胶黏剂的技术创新、中试放大和商业推广整个过程。 尤其是创造性的提出了采用片状粘土增强大豆胶的耐水性（纳米插层应用技术，发明专利 ZL101412898B ，ZL102516933B ）、设计了新型的交联体系（ZL102911356B ）和提出了豆粉成分分 析、调控的思路（天然豆粉成分调控技术，林产工业，2015,42 （3），26-28 ），是整个项目所 有关键技术创新点的发明人。 姓名刘小青性别男排名2/6 国籍中国 出生年月1980 年 2 月出生地湖北云梦民族汉 技术职称研究员最高学历研究生最高学位博士 毕业学校中国科学院大学毕业时间2007 年 9 月所学专业高分子 工作单位中国科学院宁波材料技术与工程研究所行政职务无 二级单位无党派中国共产党 所在地宁波 完成单位中国科学院宁波材料技术与工程研究所 单位性质国立研究所 参加本项目的起止时间2009 年至 2014 年 对本项目技术创造性贡献： 作为本项目的主要完成人，全程负责了整个技术的中试放大、商业化生产和商业推广。 在完作为本项目的主要完成人，全程负责了整个技术的中试放大、商业化生产和商业推广。作 为主要完成人，完成了纳米增强技术ZL101412898B ， ZL102516933B ）、新型交联体系合成 （ ZL102911356B ）的具体工作。同时根据市场的实际需求，提出了粉状胶合双组份胶的发展方 向（工艺创新，ZL103045160B ），并负责指导合作公司技术人员完成了相关研发内容，实现了大 豆胶产品的系列化和批量化生产。 6 姓名桂成胜性别男排名3/6 国籍中国 出生年月1988 年 2 月出生地安徽民族汉 技术职称无最高学历研究生最高学位博士 毕业学校中国科学院大学毕业时间2014.6 所学专业高分子材料 工作单位宁波中科朝露新材料有限公司行政职务副总经理 二级单位无党派中共党员 所在地宁波 完成单位宁波中科朝露新材料有限公司 单位性质民营企业 参加本项目的起止时间2011 至2014 对本项目技术创造性贡献： 作为宁波中科朝露新材料公司的技术负责人，在朱锦和刘小青的共同指导下完成了粉剂胶 黏剂和双组份胶黏剂的整个研发和生产过程（ZL102399515B, ZL102911356B ），通过多种助剂的 筛选解决了双组份胶黏剂使用过程中初粘性差、耐水性不足的问题(ZL103382383B) ，实现了双 组份胶黏剂的批量应用。完成了系列改性剂的设计、合成和应用。 姓名徐益忠性别男排名4/6 国籍中国 出生年月1958 年 5 月出生地浙江宁波民族汉 技术职称无最高学历大专最高学位- 毕业学校宁波电大毕业时间所学专业经济管理 工作单位宁波八益实业控股有限公司行政职务董事长 二级单位宁波中科朝露新材料有限公司党派无 所在地宁波 完成单位宁波中科朝露新材料有限公司 单位性质民营企业 参加本项目的起止时间2010 年至2014 年 对本项目技术创造性贡献： 作为合作单位的董事长，实际领导了胶黏剂的生产和市场推广工作。结合下游用户的实际 需求，提出了大豆胶增粘、增强、降成本的发展方向和解决手段（ZL103045160B ），通过原材料 采购、豆粉成分的复配等手段，降低了大豆基无醛胶黏剂的生产和使用成本。 7 姓名谭宏伟性别男排名5/6 国籍中国 出生年月1973 年 1 月出生地湖南民族汉 身份证号430111197301311811 归国人员- 归国时间- 技术职称高级知识产权师最高学历本科最高学位- 毕业学校中共中央党校毕业时间1999.12 所学专业经济管理 工作单位大自然家居（中国）有限公司行政职务研发总经理 二级单位无党派无 所在地广州佛山完成单位大自然家居（中国）有限公司 单位性质港澳台独资 参加本项目的起止时间2012 年 4 月至2014 年 对本项目技术创造性贡献： 作为大豆胶的下游用户，开发了大豆胶在实木复合地板，胶合板等领域的应用工艺，主 导制订了企业产品标准和工艺规范（见客观评价：新产品鉴定意见），为大豆胶的实际应用做出 了巨大贡献。 姓名张忠涛性别男排名6/6 国籍中国 出生年月1976.04 出生地黑龙江民族汉 身份证号230107197604200439 归国人员- 归国时间- 技术职称教授级高工最高学历研究生最高学位博士 毕业学校北京林业大学毕业时间2015 所学专业木材科学 工作单位国家林业局林产工业规划设计院行政职务所长 二级单位工业工程一所党派中共党员 所在地北京 完成单位国家林业局林产工业规划设计院 单位性质事业单位 参加本项目的起止时间2013 年至2017 对本项目技术创造性贡献： 为大豆胶的规模化应用指出了发展方向，协助完成了大豆胶在刨花板/ 纤维板中应用工艺的 探索，完成了系列无醛胶黏剂及木制品相关行业标准和团体标准的制订。 8 七、完后人合作关系说明 本项目主要由我本人，我单位的刘小青研究员，宁波中科朝露新材料有限公司 的桂成胜博士、徐益忠董事长，大自然家居（中国）有限公司的谭宏伟研发总经理 和国家林业局林产工业规划设计院的张忠涛所长共同完成。这四家单位构成了从技 术研发、规模化生产、推广与应用、标准与法规制订等整个技术链条，完成人员也 分布在技术、生产、推广、管理各个环节。整个项目的完成，离不开大家的努力工 作和通力合作，具体合作情况如下： 1）本人是该技术的第一发明人，刘小青研究员是该项目的主要完成人。2010 年 我提出了采用片状粘土增强大豆胶的耐水性、设计了新型的交联体系和提出了豆粉 成分分析及调控的思路后，具体由刘小青研究员负责实施了整个项目的概念验证和 中试放大及应用工艺探索与配方优化。在整个项目进行过程中，我们一起申请了数 项发明专利，发表了多篇研究论文； 2）桂成胜是由我和刘小青研究员共同指导的博士研究生，协助实施了很多具体 的实验工作。桂成胜博士毕业之后，在刘小青和徐益忠的共同指导下在中科朝露从 事博士后工作，出站之后留在公司担任研发副总，完成了粉剂胶黏剂和双组份胶黏 剂的整个研发和生产过程，通过多种助剂的筛选解决了双组份胶黏剂使用过程中初 粘性差、耐水性不足的问题，实现了双组份胶黏剂的批量应用； 3）本技术由中科院宁波材料所转移给宁波中科朝露，徐益忠作为中科朝露的董 事长，在我、刘小青、桂成胜的技术支撑下，负责了整个项目的产业化推进； 4）谭宏伟作为大自然集团的研发部总经理，在2012 年率先尝试将大豆胶用于实 木复合地板的制造。并与我、刘小青、桂成胜、徐益忠一起努力，通过配方和工艺 的优化，最终实现了大豆胶无醛地板的规模化生产和应用。我与谭宏伟，徐益忠还 一起进行了多次无醛地板的商业化推介； 5）张忠涛站在整个林业行业的角度，与我、桂成胜、徐益忠、谭宏伟等一起推 动和制订了数项企业标准、行业标准和团体标准。2015 年我们一起开展了大豆胶在 刨花板和纤维板中的应用尝试，最终在 2016 年实现了大豆胶刨花板和纤维板的规模 化生产。 第一完成人：朱锦 9 完成人合作关系情况汇总表 序号合作方式合作者合作时间合作成果证明材料 1 共同知识产2010-2011 一种层状硅酸盐ZL102516933B 桂成胜、朱锦、 权刘小青增强的大豆胶黏 剂及其制备方法 和应用 2 共同知识产2012-2013 耐水性大豆基胶ZL103387812B 刘小青、徐益 权忠黏剂的制备方法 3 共同知识产2010-2011 一种蛋白质胶黏ZL102399515B 桂成胜、朱锦、 权刘小青剂的固化剂及其 制备方法和应用 4 共同知识产2011-2012 无醛大豆粉末胶ZL103045160B 刘小青、朱锦、 权徐益忠黏剂及其制备方 法 5 共同知识产2012-2013 一种耐水大豆胶ZL103382383B 桂成胜、朱锦、 权刘小青黏剂的制备方法 6 共同知识产2011-2012 一种生物基水溶ZL102911356B 桂成胜、朱锦、 权刘小青性高分子溶液及 其制备方法和应 用 7 论文合著桂成胜 , 彭顺, 2015-2016 关键参数对大豆 见核心论文附件 朱锦 , 刘小青 , 胶桉木刨花板性 张忠涛 能 的 影 响 . 林 产 工业， 2016, (9):19-22 8 共同立项刘小青、徐益2012-2015 宁波市重大科技2011B1006 忠、朱锦攻关项目：生物 基无醛木材胶黏 剂产业化关键技 术固态胶黏剂 的研发 9 共同立项刘小青、徐益2012-2015 国家科技型中小13C26213312565 忠、朱锦企业技术创新基 金：生物基无醛 木材胶黏剂 10 共同立项张忠涛、桂成2016-2018 大豆胶刨花板应2016-26 胜用示范推广 林 业科技成果国家 级推广项目 10 11 论文合著桂成胜，朱锦 , 刘小青 2014-2015 大豆胶中各组分 对其黏度和湿强 度的影响. 林产 见核心论文附件 工业, 2015, 42(3):26-28 12 论文合著桂成 胜 , 刘 小 钠基蒙脱土增强见核心论文附件 青，朱锦豆胶的耐水性研 究 . 林产工业 业 ,2012,39:23- 34 13 论文合著桂成胜、刘小 青、朱锦 2012-2013 Preparation of a new type of polyamidoamine and its application for soy flour-based adhesives. Journal of the American Oil Chemists Society. 2013,90:265-272 14 论文合著桂成胜、刘小 青、朱锦 2012-2013 Synthesis of a bio-based polyamidoamine- epichlorohydrin resin and its application for soy-based adhesives. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2013, 44:237-242 15 共同推广谭宏伟、朱锦、2013-2015 大豆胶地板新闻 刘小青、徐益发布会 忠 16 共同推广谭宏伟、朱锦、2013-2016 大豆胶地板市场 刘小青、徐益宣讲及推介 忠、桂成胜 11