CN105731901A - 一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，涉及一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺。步骤为：把干燥的植物秸秆采用搓碎机搓成纤维状，然后浸泡到水溶性化学凝固增强剂中，浸透后干燥，再喷洒水溶性高分子缓释剂，润湿后在搅拌和风力下干燥，得到包裹纤维。把无机粉状凝固料、固体废弃物和水混合均匀，再根据无机粉状凝固料的不同把对应浸泡化学凝固增强剂的包裹纤维加入到其中混合均匀，浇注到模具中或建筑物中，静置养护，养护过程中水溶性高分子缓蚀剂逐渐溶解，纤维吸收的化学凝固增强剂溶出，并逐渐和无机粉状凝固料发生化学反应，养护过程中逐渐失水干燥即得成品，采用这种方法得到的成品强度、耐水、耐火性能大大提高。

Description

一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，涉及一种建筑材料的生产工艺，尤其涉及一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺。

背景技术

目前在建筑水泥砂浆浇注及无机板材板材生产的过程中，存在以下主要的问题：一方面，人们只是利用了无机凝固料的本身原始的性能特点进行生产，缺少对其性能的改进工艺的研究，从而导致水泥砂浆在成型后的强度没有达到理想的程度，运用现有工艺制作的板材存在很多缺陷，例如石膏板强度低、怕水浸泡、怕潮湿；而水泥板虽然防水性强，但是不能够做薄，水泥板太薄会导致其强度低，水泥板如果为了追求高的强度而加工的厚度较大则会大大增加其重量，导致使用不便。另一方面，在无机粉状凝固料的水混合物中加入化学凝固增强剂工艺改进的方式进行生产时，物料之间反应非常快，导致无机粉状凝固料与化学凝固增强剂来不及混匀就反应结束，因而容易产生块状物，造成板材无法成型。并且生产时混合料中存在块状物而无法布平，也会导致成型产品各处强度不均匀，降低了生产的成品率。第三方面，基于上述问题的改进，把液体化学品直接和珍珠岩等吸水性物质混合后进行反应，虽然有所改善，但是此法依旧存在反应迅速，产生颗粒状硬块，所生产产品强度仍然存在不均的问题。还有的工艺生产是把植物纤维烘干后用聚四氟乙烯乳液浸泡，再烘干，使纤维外面包裹一层聚四氟乙烯膜，这样做虽然保护了植物纤维，但是聚四氟乙烯为不亲油不亲水物质，因此降低了纤维和无机凝固料的结合强度。此外，还有研究者是在包覆聚四氟乙烯烘干后再喷雾化机油，更是起到了脱模的作用，导致纤维更加无法和无机凝固剂的结合。而如果植物纤维不进行烘干过程便包覆聚四氟乙烯处理，则会导致纤维内的水分无法排出，加工后的纤维通常6个月左右就会变质，而导致板材强度下降；如果对纤维首先进行烘干，则会大量增加能耗，增加生产过程的成本。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种。为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将干燥的植物秸秆纤维采用搓碎机搓成纤维状，得到纤维a；

（2）将步骤（1）中的纤维a浸泡到水溶性化学凝固增强剂中，浸透后风力干燥，得到增强型纤维b；

（3）将步骤（2）中的增强型纤维b在搅拌状态下喷洒水溶性高分子缓释剂，润湿后在搅拌和风力下干燥，得到包裹纤维c；

（4）将无机粉状凝固料、固体废弃物和水按比例混合均匀，然后加入步骤（3）中制得的包裹纤维c，继续混合均匀，得到混合物d；

（5）将混合物d浇筑到模具或建筑物中，静置养护，养护过程中水溶性高分子缓蚀剂逐渐溶解，植物秸秆纤维吸收的水溶性化学凝固增强剂逐渐溶出，并逐渐和无机粉状凝固料发生化学反应，且在养护过程中逐渐失水干燥，干燥结束即得成品建筑材料板材e。

作为优选，所述步骤（1）中的植物秸秆为植物叶片、植物杆径、树干、树枝至少一种。

作为优选，所述步骤（2）中的水溶性化学凝固增强剂为碳酸、硫酸钠、硼砂、氯化镁、甲酸钙、氟硅酸钠中的一种。

作为优选，所述步骤（3）中的水溶性高分子缓释剂为淀粉、纤维素、植物胶、动物胶、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种。

作为优选，所述步骤（4）中无机粉状凝固料为水泥粉、石膏粉、氢氧化钙、氧化钙、硅酸钠、氧化镁、碳酸钙中的一种。

作为优选，所述步骤（4）中的固体废弃物为将建筑废弃物、板材废弃物、碎玻璃中的至少一种粉碎而得到的细小粉末或细小颗粒物。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

（1）本发明首先直接把植物秸秆纤维浸泡在液体化学凝固增强剂中，让植物纤维充分吸收液体化学凝固增强剂，浸透后进行烘干或风干；然后干燥后在搅拌状态下用水溶性高分子缓释剂溶液进行喷淋，喷淋完毕在搅拌状态下烘干或风干，使之成为膜可以溶解的包裹纤维。这样一来，当把无机粉状凝固料加水混合均匀后，再根据无机粉状凝固料的不同把对应浸泡化学凝固增强剂的包裹纤维加入到其中混合均匀，浇注到模具中或建筑物中，浇筑或压铸成型。纤维外面由于包裹有水溶性高分子缓释剂膜，其内部的化学凝固增强剂不能迅速和无机凝固料发生化学反应，只有当干燥的水溶性高分子缓释剂膜缓慢吸水溶解后，里面的化学凝固增强剂才开始吸水释放，逐渐和无机粉状凝固料发生化学反应，反应过程较为平缓和均匀，从而使无机凝固料成型后的强度得到极大的提高。

（2）本发明通过调节水溶性高分子缓释剂的量可以调节无机粉状凝固料加水混合均匀后的凝固时间，由于是在成型后发生了化学反应，因此用这种方法生产的板材强度更高、硬度更大、不变形、无需烘干加压，大大的方便了操作，提高了生产效率，节能环保，同时由于植物纤维内浸透了化学凝固增强剂霉菌类物质无法存活，而且无机凝固料和水混合后也会与纤维空隙发生互相渗透，实验发现用这种方法制作的建筑材料及装饰板无论在干燥或潮湿环境下加入的纤维3年时间内无霉变无强度变化，因此具有极大的推广价值。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，本实施例提供高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，植物纤维需要预处理，需先采用搓碎机将其搓成纤维状。制作植物秸秆纤维需要的搓碎机上下磨盘之间的距离为0.1到3mm之间，使用时上盘固定不动，下盘在电机的带动下高速旋转，底磨盘下面的电机轴上带风扇叶，电机在整个磨的上面，两个磨盘用金属壳体包裹，留一个植物秸秆喂料口和一个纤维出料口，植物秸秆从喂料口送入，在高速旋转磨盘和风机的带动下进入上下两个磨盘之间，这样就可以把秸秆搓成纤维状物料。

具体的制作步骤如下，首先把甲酸钙做成饱和溶液，为了提高甲酸钙的浓度，也可以把溶解甲酸钙的水加温到40度到80度，再把搓成后的植物纤维在搅拌状态下加入到甲酸钙溶液中浸泡，泡透后在搅拌状态下烘干或风干，根据消耗甲酸钙的量计算干燥纤维中吸收甲酸钙的量，备用。甲酸钙使用质量占干粉砂浆、混凝土总用量的0.5~1.0%（质量分数），最大添加量2.5%。把水溶性高分子缓释剂（聚丙烯酰胺）溶解在水中，制成粘稠溶液，采用高压喷射方法喷洒在不断搅拌的浸泡了甲酸钙的备用纤维上，润湿后迅速在搅拌状态下烘干或风干，干燥后称重，再次计算纤维在甲酸钙的含量。然后，把水泥（使用325、425、525三种不同的型号的水泥）、砂石、水按1:2:1的比例混匀，按水泥质量的0.5~2.5%计算纤维的加入量，把处理后的包裹纤维加入水泥、砂石、水混合物中搅拌均匀，搅拌均匀后迅速浇筑成型，或做成9.5mm厚的板材，做板材时两面辅以玻璃纤维网格布。此时水溶性高分子缓释剂逐渐溶解，甲酸钙逐渐释放，释放出的甲酸钙逐渐和水泥在水的存在下发生化学反应，经过养护，得到水泥加甲酸钙纤维混凝土的成品。此水泥加甲酸钙纤维混凝土的成品和在同样条件下生产的同种规格型号的水泥建材相比强度得到了极大的提高，检测结果如表1所示。

实施例2，本实施例提供高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，本实施例所使用的部分原料与实施例1不同。植物纤维需要进行揉搓预处理，首先制作柔性搓碎机，搓碎机上下磨盘之间的距离为0.1到3mm之间，上盘固定不动，下盘在电机的带动下高速旋转，底磨盘下面的电机轴上带风扇叶，电机在整个磨的上面，两个磨盘用金属壳体包裹，留一个植物秸秆喂料口和一个纤维出料口，植物秸秆从喂料口送入，在高速旋转磨盘和风机的带动下进入上下两个磨盘之间，这样就可以把秸秆搓成纤维状物料。

将硼砂溶解到水中制备饱和溶液，为了提高硼砂的浓度，也可以把溶解硼砂的过饱和溶液加温到40度到80度，再把植物纤维在搅拌状态下加入到硼砂饱和溶液中浸泡，硼砂饱和溶液在植物纤维中泡透后在搅拌状态下烘干或风干，根据消耗硼砂的量计算干燥纤维中吸收硼砂的量，备用。然后将水溶性高分子缓释剂（聚乙烯吡咯烷酮）溶解在水中，制成粘稠溶液，并采用高压喷射方法喷洒在不断搅拌的浸泡了硼砂的植物纤维上，润湿后迅速在搅拌状态下烘干或风干，干燥后称重，再次计算纤维在硼砂的含量。按重量比例把石膏1.5份、水1份，上述过程制备好的含重量比0.2份硼砂的纤维按照指定比例准备好。然后把石膏和水按上述比例混合均匀，再加入含0.2份硼砂的纤维，快速搅拌均匀，浇筑到磨具内，养护，得到含硼砂的纤维成品。将养护后得到的含硼砂的纤维成品和没有添加含0.2份硼砂的纤维、只有石膏和纤维三种物质进行性能检测，检测结果如表2所示。

实施例3，本实施例提供高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，本实施例所使用的部分原料与实施例1、2不同。植物纤维需要进行揉搓预处理，首先制作柔性搓碎机，搓碎机上下磨盘之间的距离为0.1到3mm之间，上盘固定不动，下盘在电机的带动下高速旋转，底磨盘下面的电机轴上带风扇叶，电机在整个磨的上面，两个磨盘用金属壳体包裹，留一个植物秸秆喂料口和一个纤维出料口，植物秸秆从喂料口送入，在高速旋转磨盘和风机的带动下进入上下两个磨盘之间，这样就可以把秸秆搓成纤维状物料。

将氯化镁溶解到水中制备饱和溶液，为了提高氯化镁的浓度，也可以把溶解氯化镁的过饱和溶液加温到40度到80度，再把植物纤维在搅拌状态下加入到氯化镁饱和溶液中浸泡，氯化镁饱和溶液在植物纤维中泡透后在搅拌状态下烘干或风干，根据消耗氯化镁的量计算干燥纤维中吸收氯化镁的量，备用。然后将水溶性高分子缓释剂（羟甲基纤维素）溶解在水中，制成粘稠溶液，并采用高压喷射方法喷洒在不断搅拌的浸泡了氯化镁的植物纤维上，润湿后迅速在搅拌状态下烘干或风干，干燥后称重，再次计算纤维在氯化镁的含量。按重量比把氧化镁3份、水1.5份，珍珠岩2份，混合均匀，把上述过程制备好的含重量比2份氯化镁的纤维，快速搅拌均匀，浇筑到磨具内，内置两层玻璃丝网格布养护，脱模得到成品。将养护后得到的含氯化镁纤维的成品A和直接按同样比例添加氯化镁、纤维、珍珠岩的同样厚度成品B进行性能检测，检测结果如表3所示。

表1实施例1制得的建筑材料与同种规格型号的水泥建材测试结果

表2实施例2制得的含硼砂的纤维成品和没有添加含0.2份硼砂的纤维、只有石膏和纤维物质性能检测结果

表1数据对比可以看出，添加含有甲酸钙的纤维后混凝土的强度得到了很大提高，密度每立方降低接近100Kg，提高强度、降低重量对建筑物具有非常重要的意义；表2数据对比可以看出，石膏和水及硼砂的抗折强度比纯石膏和水提高了1.59倍，抗冲击强度提高了2.36倍，进一步地加入经过一定预处理的纤维后，建材成品的抗折强度提高了2.4倍，抗压强度提高了6.18倍，导热系数降低2.82倍；表3数据对比可以看出抗折强度提高了1.43倍，抗冲击强度提高了2.17倍，耐透水性明显提高。因此采用该发明工艺制得的建材抗折弯和抗压强度等显著提高，而且保温效果也大大提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将干燥的植物秸秆纤维采用搓碎机搓成纤维状，得到纤维a；

（2）将步骤（1）中的纤维a浸泡到水溶性化学凝固增强剂中，浸透后风力干燥，得到增强型纤维b；

（3）将步骤（2）中的增强型纤维b在搅拌状态下喷洒水溶性高分子缓释剂，润湿后在搅拌和风力下干燥，得到包裹纤维c；

（4）将无机粉状凝固料、固体废弃物和水按比例混合均匀，然后加入步骤（3）中制得的包裹纤维c，继续混合均匀，得到混合物d；

（5）将步骤（4）中的混合物d浇筑到模具或建筑物中，静置养护，养护过程中水溶性高分子缓蚀剂逐渐溶解，植物秸秆纤维吸收的水溶性化学凝固增强剂逐渐溶出，并逐渐和无机粉状凝固料发生化学反应，且在养护过程中逐渐失水干燥，干燥结束即得成品建筑材料板材e。

2.根据权利要求1所述的一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的植物秸秆为植物叶片、植物杆径、树干、树枝至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（2）中的水溶性化学凝固增强剂为碳酸、硫酸钠、硼砂、氯化镁、甲酸钙、氟硅酸钠中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）中的水溶性高分子缓释剂为淀粉、纤维素、植物胶、动物胶、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（4）中无机粉状凝固料为水泥粉、石膏粉、氢氧化钙、氧化钙、硅酸钠、氧化镁、碳酸钙中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高强度环保阻燃耐水耐火建筑材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（4）中的固体废弃物为将建筑废弃物、板材废弃物、碎玻璃中的至少一种粉碎而得到的细小粉末或细小颗粒物。