CN103342519A - 一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法 - Google Patents

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本发明具体涉及一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，首先将植物纤维在浓度为0.1-0.2mol/L的稀硫酸中浸泡50-80min，冲洗至中性，按照植物纤维、松香、明胶质量比为1:2-8:2-10的比例加入松香、明胶，调整pH值为12-14后，将溶液升温至85-95℃，搅拌120-150min，停止加热后加入纤维表面改性剂，冷却至室温得到纤维混合液；使用时将上述纤维混合液在转速为600-5000r/min的搅拌机内搅拌2-4min发泡得到纤维泡沫；再加入到水泥浆进行成型工艺即可。本发明的植物纤维水泥基材料具有良好的保温性能，密度小，又具有抗干缩，抗裂增韧，调湿等特点。

Description

一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，主要用于建筑材料领域。
背景技术
我国是一个农业大国，农副产品十分丰富，品种多，数量大。据有关部门统计，我国农作物秸秆每年总产量超过7亿t，其中稻草类2.13亿t、小麦秸秆1.12亿t、玉米秸秆2.12亿t、其他农作物秸秆2亿t。但是，在我国，秸秆的利用率却很低，仅占5%左右。农作物收获后，为保证土地的再次耕种，大量的农作物秸秆被烧掉，既浪费了大量的自然资源，又对环境造成了污染，使空气中的二氧化碳、氮气严重超标。随着人们环保意识的增强，对农作物秸秆的处理问题也逐步引起重视，同时可再生天然资源的开发，可大量补充人类面临的不可再生资源的短缺，对人类的可持续发展有着重要意义。
目前，植物秸秆的资源化利用方式主要包括：肥田、饲料、燃料、沼气、造纸等，随着技术的发展，利用植物秸秆作为建筑材料的原材料受到了人们的关注，特别是利用农作物秸秆与水泥复合制作新型节能墙体材料，既利用了农作物废料，又达到了节约能源的目的，同时，具有显著的社会效益和经济效益。现有的植物纤维建材，是以多种废弃农作物秸秆中的一种作为原料经过粉碎成植物纤维，再添加强化材料和粘结材料生产的系列建筑材料，包括植物纤维水泥空心墙体板材，植物纤维石膏增强砌块，植物纤维屋面板等，这些材料多是直接利用植物纤维与胶凝材料等混和粘接，一般存在着混合不均匀，易老化、界面性能差、保温性能不能满足节能标准要求等问题。
目前已有多个利用水泥和植物纤维复合制备植物纤维水泥复合建筑材料的专利，如公开号为102464497A的一种废砖瓦/秸秆泡沫混凝土及其制备方法，其中掺入的植物纤维只经过碱液浸泡后直接使用，并不能使植物纤维完全分散开，植物纤维含有的杂质较多，与其他材料的黏结界面影响材料性能，并且碱液没能得到充分利用，很可能造成二次污染。而公开号为102199044A的一种复合纤维增强混凝土及其制备方法，其中掺入的纤维为化学纤维与植物纤维的复合，植物纤维的掺入量低，秸秆的利用率较低，未达到绿色环保的目的，且其使用的植物纤维表面没有经过改性，韧性较差，与胶凝材料的结合较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，使植物纤维水泥基材料既具有良好的保温性能，又具有抗干缩，抗裂增韧，调湿等特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：首先将植物纤维在浓度为0.1-0.2mol/L的稀硫酸中浸泡50-80min，冲洗至中性，按照植物纤维、松香、明胶质量比为1:2-8:2-10的比例加入松香、明胶，调整pH值为12-14后，将溶液升温至85-95℃，搅拌120-150min，停止加热后加入纤维表面改性剂，冷却至室温得到纤维混合液；使用时将上述纤维混合液在转速为600-5000r/min的搅拌机内搅拌2-4min发泡得到纤维泡沫；再加入到水泥浆进行成型工艺即可。
按上述方案，所述的植物纤维为稻草秆、麦秸秆或玉米秆，剪切长度为20-30mm。
按上述方案，所述松香为为特级松香、一级松香、二级松香及三级松香中的一种或几种混合。
按上述方案，所述明胶为工业明胶。
按上述方案，所述的纤维表面改性剂为石蜡乳液、皂化松香乳液、二甲基硅油以及明胶乳液中的一种或几种的复合。
按上述方案，所述的成型工艺是指先将水泥与水搅拌均匀，水灰比为0.3-0.5，将水泥制成水泥浆体，再将纤维泡沫加入水泥浆内搅拌均匀，使用时直接浇注成型即可。
按上述方案，所述的纤维泡沫与浆体的质量比为1:2-10。
按上述方案，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥中的一种或几种复合。
本发明的植物纤维水泥基材料具有良好的保温性能，密度小，又具有抗干缩，抗裂增韧，调湿等特点，具体体现在：1）通过往泡沫水泥基材料中掺入改性的植物纤维，使大量植物纤维得到了再次利用，节约了大量能源，同时能提高水泥基材料性能；2）掺入的植物纤维经过碱液和表面改性剂处理，提高纤维与水泥基体间的界面黏结性，使其粘合在一起，减少了界面断裂的可能性，增强了其抗裂性能；3）为避免煮纤维所剩的碱液对环境造成二次污染，利用其制成泡沫剂，掺入到水泥浆内，制成低密度，具有保温调湿性能的水泥基材料。实现了材料的综合利用，节能减排，提高材料性能的多重有利效果。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施实例。
实施例1：首先将长度为20-30mm的玉米秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、特级松香、工业明胶质量比为1:4:4的比例加入特级松香、工业明胶，调整pH值为14后，将溶液升温至90℃，搅拌120min，停止加热后加入二甲基硅油对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1000r/min的搅拌机内搅拌3min发泡得到纤维泡沫；按照水灰比为0.4的比例将普通硅酸盐水泥制成浆体，再将纤维泡沫与浆体比为1:10混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为614kg/m3，导热系数可达0.1556W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.47。
实施例2：首先将长度为20-30mm的玉米秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、一级松香、工业明胶质量比为1:2:6的比例加入一级松香、工业明胶，调整pH值为14后，将溶液升温至90℃，搅拌120min，停止加热后加入二甲基硅油对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1000r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.4的比例将普通硅酸盐水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:8混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为601kg/m3，导热系数可达0.1487W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.52。
实施例3：首先将长度为20-30mm玉米秆在浓度为0.2mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、一级松香、工业明胶质量比为1:2:6的比例加入一级松香、工业明胶，调整pH值为14后，将溶液升温至90℃，搅拌120min，停止加热后加入二甲基硅油对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1000r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.3的比例将普通硅酸盐水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:6混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为587kg/m3，导热系数可达0.1401W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.63。
实施例4：首先将长度为20-30mm玉米秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、一级松香、工业明胶质量比为1:4:6的比例加入一级松香、工业明胶，调整pH值为13后，将溶液升温至90℃，并搅拌120min，停止加热后加入二甲基硅油对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.3的比例将普通硅酸盐水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:5混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为528kg/m3，导热系数可达0.1242W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.61。
实施例5：首先将长度为20-30mm稻草秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、二级松香、工业明胶质量比为1:2:4的比例加入二级松香、工业明胶，调整pH值为14后，将溶液升温至90℃，搅拌60min，停止加热后加入石蜡乳液对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.4的比例将矿渣水泥和普通硅酸盐水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:10混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为609kg/m3，导热系数可达0.1596W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.87。
实施例6：首先将长度为20-30mm玉米秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、特级松香、工业明胶质量比为1:6:3的比例加入特级松香、工业明胶，调整pH值为12后，将溶液升温至90℃，搅拌120min，停止加热后加入明胶乳液对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1000r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.3的比例将矿渣水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:8混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为597kg/m3，导热系数可达0.1479W/m·K，平衡含湿量0.2-0.8g/kg，折压比0.82。
实施例7：首先将长度为20-30mm玉米秆在浓度为0.1mol/L的稀H2SO4溶液中浸泡1h，冲洗至中性，按照植物纤维、特级松香、工业明胶质量比为1:4:6的比例加入特级松香、工业明胶，调整pH值为13后，将溶液升温至90℃，搅拌120min，停止加热后加入明胶乳液对植物纤维表面进行处理，冷却至室温；再将上述纤维混合液在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌3min发泡；按照水灰比为0.4的比例将矿渣水泥制成浆体，再将纤维泡沫与水泥浆比为1:6混合，搅拌均匀，直接浇注成型即可得到最终产品，其密度为562kg/m3，导热系数可达0.1263W/m·K，平衡含湿量0.4-1.0g/kg，折压比1.23。

Claims (8)

1.一种建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：首先将植物纤维在浓度为0.1-0.2mol/L的稀硫酸中浸泡50-80min，冲洗至中性，按照植物纤维、松香、明胶质量比为1:2-8:2-10的比例加入松香、明胶，调整pH值为12-14后，将溶液升温至85-95℃，搅拌120-150min，停止加热后加入纤维表面改性剂，冷却至室温得到纤维混合液；使用时将上述纤维混合液在转速为600-5000r/min的搅拌机内搅拌2-4min发泡得到纤维泡沫；再加入到水泥浆进行成型工艺即可。
2.据权利要求1所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述的植物纤维为稻草秆、麦秸秆或玉米秆，剪切长度为20-30mm。
3.据权利要求1所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述松香为为特级松香、一级松香、二级松香及三级松香中的一种或几种混合。
4.据权利要求1所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述明胶为工业明胶。
5.据权利要求1所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述的纤维表面改性剂为石蜡乳液、皂化松香乳液、二甲基硅油以及明胶乳液中的一种或几种的复合。
6.据权利要求1所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述的成型工艺是指先将水泥与水搅拌均匀，水灰比为0.3-0.5，将水泥制成水泥浆体，再将纤维泡沫加入水泥浆内搅拌均匀，使用时直接浇注成型即可。
7.据权利要求6所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述的纤维泡沫与浆体的质量比为1:2-10。
8.据权利要求6或7所述的建筑用植物纤维泡沫水泥基保温材料的制备方法，其特征是：所述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥中的一种或几种复合。
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