CN104072064B

CN104072064B - 采用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料的方法

Info

Publication number: CN104072064B
Application number: CN201410329054.2A
Authority: CN
Inventors: 饶久平; 谢拥群; 韩益杰; 陈汀杰; 林巧佳; 曾钦志
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: CN104072064A

Abstract

本发明公开了一种采用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料的方法，经该方法所得的复合材料原料按质量份数计为：硅酸盐水泥250～300份、造纸白泥250~300份，竹碎料120~200份、助凝剂5～10份、发泡剂10～20份、稳泡剂3～8份、增稠剂5～10份、水700～1000份。其制造工艺为将竹碎料、造纸白泥混合均匀，依次加入水泥、水、发泡剂等，搅拌均匀得到混合浆料，最后装模、发泡、成型、蒸养、静养制得利用造纸白泥制备的轻质水泥/竹材复合材料。本发明利用造纸白泥制备的轻质水泥/竹材复合材料，不仅可以合理利用竹材加工废弃物、及废弃的造纸白泥，而且解决了造纸白泥给环境带来的污染，实现了资源的再利用，完善了林产工业的产业链，符合资源集约可持续发展战略。

Description

采用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料的方法

技术领域

本发明属于复合材料领域，更具体涉及一种采用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料的方法。

背景技术

随着我国资源节约型社会建设的要求和国家节能降耗政策的需求，环保节能型建筑材料势必成为新型建材材料的发展方向，研制出阻燃、隔热、吸音、隔声、质轻且高强度的墙体材料已是刻不容缓。

当前，全球森林资源锐减，资源结构失衡，目前一般是通过充分利用人工速生材、次小薪材、加工剩余物以及农作物秸秆等资源发展人造板产业，从而改变对森林资源过度使用的局面，进一步缓解木材资源供需的矛盾。

我国制浆造纸企业碱回收的实践中，除少数企业对碱回收造纸白泥进行了回收利用外，多数企业只能择地填埋或堆放。随着造纸企业新建碱回收系统数量越来越多，规模越来越大，产生的造纸白泥将会大幅度增加并累积，若不采取有效措施，势必造成又一严重的环境污染。研究学者对此也做了大量研究，但少有大量有效利用的成果，若可合理有效利用，对于环境保护，资源再利用，降低企业成本都是十分有利的。

我国为世界上竹材最丰富的国家，竹材加工企业相对集中，其大量加工剩余物多作为燃料处理，对资源造成了严重的浪费。因此发展利用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料，不仅可促进林产工业的可持续发展，完善竹材加工产业链并为新型建筑墙体材料的生产与改革提出了思路。刨花板产品大部分都采用脲醛树脂胶、酚醛树脂等有机合成胶黏剂，因而存在甲醛释放，且无防火阻燃性能，同时防水性能及尺寸稳定性不理想。利用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料，其不但可以解决工业废弃物的合理再利用问题，而且材料本身具有良好的物理力学性能。

公开号为“CN101439947A”的发明公开了一种加气混凝土砌块及其制造方法，虽有用到造纸白泥，但其产品握钉力小，难以满足时常需要在墙体材料上使用螺丝钉固定工件的需求；同时，也没有调节室内气候的作用。

公开号为“CN100387414C”的发明公开了轻质水泥刨花板及其生产方法，该发明采用冷压技术制备材料，在一定程度上提高了材料的力学性能，但其原料组成中未发现有发泡剂或促进物理发泡的方式，因此难以有效降低产品的密度，且按照该发明提供的方法，难以实现生产厚度超过30mm的产品。

公开号为“CN1296876A”的发明公开了一种木材泡沫水泥吸声板的制造方法，该吸声板的制备采用了水泥与木材混合发泡，然后在室温下自然固化。但是整个制备工艺生产周期长，占地空间大，给生产造成不便，且生产及管理成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有竹材加工废弃物、造纸碱回收白泥利用率不高，提供了一种采用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料的方法。本发明的主要原材料多为工业加工废弃物、制造成本低且工艺简单、产品稳定性好、密度低并具有一定的强度。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种轻质水泥/竹材复合材料，其原料组成按质量份数计为：硅酸盐水泥250～300份、造纸白泥250~300份，竹碎料120~200份、助凝剂5～10份、发泡剂10～20份、稳泡剂3～8份、增稠剂5～10份、水700～1000份。

所述的造纸白泥为造纸生产中碱回收的白泥，含水率在30~50%，不必经过干燥粉碎可直接应用。

所述的竹碎料为竹材加工剩余物经粉碎后得到的碎料，其尺寸大小为30～80目.。

所述的助凝剂为硅酸钠、氯化钙、硫酸铝中的一种或多种。

所述的发泡剂为碳酸氢钠和铝粉的混合物，其中，碳酸氢钠、铝粉的质量比为4:1～8:1。

所述的稳泡剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、十二烷基二甲基氧化胺中的一种或多种。

所述的增稠剂为糯米淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。

一种采用造纸白泥制备如上所述的轻质水泥/竹材复合材料的方法，包括以下步骤：

1）将造纸白泥与竹碎料混合均匀；

2）加入硅酸盐水泥，加水搅拌，制成浆料；

3）将助凝剂与水混合均匀，加入步骤2）所得的浆料中，搅拌后再加入增稠剂，混合均匀；

4）将稳泡剂与水混合均匀，加入步骤3）所得的混合浆料中搅拌均匀；

5）将发泡剂与水混合均匀，加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；

6）将步骤5）所得的混合浆料装入模具，然后置于温度为60～80℃的预养室里发泡、成型2～4h；

7）将步骤6）所得的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；

8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养12～16h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

步骤8）中所述的蒸养分为三个阶段：加热阶段1.5～2.5h；升温恒压阶段4.5～6h；减压降温阶段6～7.5h。

所述的加热阶段蒸压釜内温度升至100℃；升温恒压阶段蒸压釜内压力升至0.8～1.3MPa，温度升至193～209℃；减压降温阶段蒸压釜内压力平缓降低至标准大气压，温度降至100℃。

本发明的优点为：

（1）本发明利用造纸白泥所制备的轻质水泥/竹材复合材料密度低，实现了造纸碱回收白泥、竹材加工剩余物的合理有效利用。利用造纸白泥制备的轻质水泥/竹材复合材料，对于普通水泥刨花板而言其密度低、物理力学性能优越，特别是抗渗性好、隔音隔热性能好，而且兼具生物质特性可调节室内环境，可作为非承重内外墙广泛应用于室内装修、厨房、保温室、会议室、播音室、高层建筑等；

（2）本发明制得的轻质水泥/竹材复合材料，产品厚度在50~300mm，以厚度为100mm的复合材料产品为例，密度在0.5~0.8g.cm³，含水率2~10%，干燥收缩≤0.5mm/m，抗冻性质量损失≤5%，抗压强度2.0~8.0MPa，导热系数0.05~0.15W/（m·K），氧指数≥60；该复合材料可代替刨花板、普通水泥刨花板、混凝土加气砌块等，广泛应用于室内装修、厨房、保温室、会议室、播音室、高层建筑等；

（3）本发明还可以通过如下措施完善：①添加质量份数为5~100份的增强体、3~30份抗冻剂、3~30份抗渗剂以满足不同工程对于材料的性能需求，同时拓宽其使用范围；②将所制得的轻质水泥/竹材复合材料的双面进行饰面处理，以提高其装饰效果和使用范围。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例1

1）将250份造纸白泥与150份竹碎料混合均匀，然后掺入5份糯米淀粉，混合均匀；2）将250份标号为42.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，加入850份水搅拌均匀；3）将5份氯化钙与100份水混合均匀，加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇与80份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中，搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养13h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例2

1）将260份造纸白泥与120份竹碎料混合均匀，然后掺入5份糯米淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入600份水搅拌均匀；3）将5份氯化钙与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养12.5h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例3

1）将260份造纸白泥与130份竹碎料混合均匀，然后掺入7份糯米淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入750份水搅拌均匀；3）将7.5份氯化钙和1份硅酸钠与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份十二烷基二甲基氧化胺与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与60份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养14h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例4

1）将300份造纸白泥与180份竹碎料混合均匀，然后掺入6份糯米淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5R的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入800份水搅拌均匀；；3）将5份硫酸铝和1份硅酸钠与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养16h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例5

1）将260份造纸白泥与150份竹碎料混合均匀，然后掺入5份糯米淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入680份水搅拌均匀；3）将10份氯化钙与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇和5聚丙烯酰胺与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养13.5h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例6

1）将260份造纸白泥与200份竹碎料混合均匀，然后掺入8份小麦淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5R的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入720份水搅拌均匀；3）将10份硫酸铝与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将10份聚乙烯醇与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养15.5h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例7

1）将270份造纸白泥与180份竹碎料混合均匀，然后掺入8份小麦淀粉，混合均匀；2）将260份标号为52.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入710份水搅拌均匀；3）将5份氯化钙与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇与50份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养12～16h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例8

1）将280份造纸白泥与160份竹碎料混合均匀，然后掺入5份玉米淀粉，混合均匀；2）将290份标号为52.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入660份水搅拌均匀；；3）将7.5份氯化钙与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将10份十二烷基二甲基氧化胺与80份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养13.5h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例9

1）将300份造纸白泥与200份竹碎料混合均匀，然后掺入7份小麦淀粉，混合均匀；2）将280份标号为42.5的水泥与步骤1）所得混合料混合均匀，然后加入720份水搅拌均匀；3）将7.5份氯化钙和1份硅酸钠与100份水混合均匀，然后加入步骤2）所得的混合浆料中搅拌均匀；4）将5份聚乙烯醇和5份十二烷基二甲基氧化胺与90份水混合均匀，然后加入步骤4）所得的混合浆料中搅拌均匀；5）将5份发泡剂与50份水混合均匀；然后加入步骤5）所得的混合浆料中搅拌均匀；6）将步骤5）所得的水泥浆料装入模具，然后置于温度为70℃的预养室里发泡、成型4h；7）将步骤6）所得利用造纸白泥制备成型的轻质水泥/竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；8）将步骤7）所得的轻质水泥/竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养14.5h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品。

实施例1~9制得的轻质水泥/竹材复合材料，产品厚度在50~300mm，以厚度为100mm的复合材料产品为例，密度在0.5~0.8g.cm³，含水率2~10%，干燥收缩≤0.5mm/m，抗冻性质量损失≤5%，抗压强度2.0~8.0MPa，导热系数0.05~0.15W/（m·K），氧指数≥60。

需要说明的是：（1）为了提高物理力学性能，可掺入抗冻剂、抗渗剂、增强体；（2）可定制规格进行切割；（3）通过以上实施方案所得到的利用造纸白泥制备轻质水泥/竹材复合材料，可用装饰单板、高压装饰板等装饰材料对其单面或者双面饰面。（4）为了拓宽原料使用范围，竹材可用木材、秸秆及蔗渣等材料替代使用。（5）可依产品厚度不同，决定利用造纸白泥制备的半干水泥基竹材复合材料是否切割。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：复合材料的原料组成按质量份数计为：硅酸盐水泥250～300份、造纸白泥250~300份，竹碎料120~200份、助凝剂5～10份、发泡剂10～20份、稳泡剂3～8份、增稠剂5～10份、水700～1000份；其制备方法包括以下步骤：

1）将造纸白泥与竹碎料混合均匀；

2）加入硅酸盐水泥，加水搅拌，制成浆料；

7）将步骤6）所得的轻质水泥竹材复合材料半干产品切割成设定规格块状；

8）将步骤7）所得的轻质水泥竹材复合材料置于蒸压釜中蒸养12～16h，然后置于室内静养平衡1d，最后制得成品；

所述的造纸白泥为造纸生产中碱回收的白泥，含水率在30~50%，不必经过干燥粉碎可直接应用；

所述的竹碎料为竹材加工剩余物经粉碎得到的碎料，其尺寸大小为30～80目。

2.根据权利要求1所述的轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：所述的助凝剂为硅酸钠、氯化钙、硫酸铝中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为碳酸氢钠和铝粉的混合物，其中，碳酸氢钠、铝粉的质量比为4:1～8:1。

4.根据权利要求1所述的轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：所述的稳泡剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、十二烷基二甲基氧化胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：所述的增稠剂为糯米淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的轻质水泥竹材复合材料的制备方法，其特征在于：步骤8）中所述的蒸养分为三个阶段：加热阶段1.5～2.5h；升温恒压阶段4.5～6h；减压降温阶段6～7.5h。