CN106587884A - 以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法，按照质量份数由45份‑85份小麦秸秆、5份‑10份稻草丝、5份‑25份米糠和5份‑20份生物质保温材料添加剂组成；所述制备方法包括：培养料的准备；灭菌处理；接种培养。本发明以小麦秸秆等生物质材料为原料，利用真菌菌丝生长迅速、菌丝体扭结力强的特性，将小麦秸秆等生物质材料转化为环境友好型生物质保温材料，该生物质保温材料制备方法简单、生产成本低、保温性能优良、强度大，是一种极具市场前景与潜力的环境友好型生物质保温材料。
Description
技术领域
本发明属于环境友好型生物质保温材料技术领域，尤其涉及一种以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，人们对建筑的要求也越来越高，使得建筑业得到快速的发展。现阶段，我国的大多数建筑外墙材料以钢筋混凝土、实心黏土砖为主，墙体的导热性较高，在受到太阳的照射后，“单薄”的建筑很容易吸收太阳热能，并辐射到室内空气中，使得室温升高。据报道，我国的单位建筑面积用来隔热保暖的能耗是相近气候条件下发达国家的3倍左右，建筑能耗约占社会总能耗的1/4以上。因此，提高外墙结构的保温性能将直接降低建筑能耗，有助于建筑业的可持续发展。虽然近年来由于聚氨酯泡沫、聚丙烯泡等保温材料的使用使得能耗有所下降，但是这类保温材料的防火性能差，导致火灾事件层出不穷。例如：2009年2月9日发生的央视新台址园区文化中心特大火灾事故，就是因为在建工程使用易燃材料及不合格保温板引发火灾造成巨大损失。因此，开发新型的保温建筑材料意义重大。我国是农业大国，生物质材料十分丰富。据统计，我国每年农作物秸秆的材料的产量高达6亿吨以上。小麦是我国的第二大粮食作物，每年小麦秸秆的产量达到1.3亿吨。小麦秸秆营养丰富，纤维素含量40％-45％，半纤维素含量24％-28％，木质素含量19％-25％。目前，部分小麦秸秆主要用于能源化利用、秸秆饲料、食用菌种植、以及秸秆还田等方面；但是每年还有大部分的小麦秸秆被焚烧，不仅浪费资源，同时也造成环境的污染。国内外有研究者利用麦秆通过交联剂和热压的作用来制作保温板材，但是由于交联剂的不环保、产品脆性大、韧性差的缺点，没有得到广泛推广。因此，改革传统的小麦秸秆利用方式，开发资源化秸秆利用的方式势在必行。研究表明，我国真菌资源丰富，而许多真菌具有原料利用范围广，菌丝体发达、菌丝体扭结快、强度高的特点。同时有些高等真菌的菌丝细胞壁由几丁质或纤维素组成，内部含有大量真菌多糖，具有很好的胶结效果。因此，利用特定真菌，将小麦秸秆开发为新型的环境友好型生物质保温材料，将资源优势转化为产品优势，从而达到资源循环高效利用的目的。
综上所述，目前我国小麦秸秆被焚烧掉，不仅浪费资源，同时也造成环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法，旨在解决小麦秸秆被焚烧掉，不仅浪费资源，同时也造成环境污染的问题。
本发明是这样实现的，以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂组成；
所述生物质保温材料添加剂按照质量份数由64份膨胀珍珠岩、26份蛭石和10份石膏粉组成。
进一步，所述蛭石的容重为60kg/m3-100kg/m3，细度为16目-100目，其中16目-32目，32目-100目所占的比例分别为45％、55％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
进一步，所述小麦秸秆是经过1％-2％石灰水浸泡24小时-36小时，清水漂洗2次-4次，小麦秸秆的长度为5mm-20mm、其中，长度为5mm-10mm、10mm-20mm小麦秸秆所占的比例分别为57％、43％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm比例为60％、40％。
本发明的另一目的在于提供一种所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，培养料的准备：将45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂混合均匀；向培养原料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍自来水，混匀；
步骤二，灭菌处理：将培养料装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟；
步骤三，接种培养：待灭菌处理后的培养原料冷却至室温，于无菌接种室内将生产用固体真菌菌种按10％w/w-30％w/w接种于培养原料中，搅拌均匀；然后将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于黑暗无菌室内培养；
步骤四，样品干燥：待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，于40℃-60℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于10％为止，即得所述生物质保温材料。
进一步，所述步骤一中调控培养原料中的含水量为55％-60％，同时调节培养料的pH至7-8。
进一步，所述步骤三中压实密封后于温度20℃-30℃、环境相对湿度50％-70％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养7天-15天。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料制备的建筑外墙保温材料。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料制备的彩钢板夹层保温材料。
本发明提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法，加入生物质保温材料添加剂后，可以使制作出的生物质保温材料导热系数降低，具有很好的保温性能，是优良的保温材料。膨胀珍珠岩，具有质轻、保温、隔热、不燃、抗老化、绝缘性、耐腐蚀的物理特性；蛭石，具有质轻、保温隔热、耐火性能好的物理特性；使用前，按比例称取各组分于搅拌机内混合均匀；添加生物质保温材料添加剂后，使菌丝长势旺盛，形成致密的网络结构将胀珍珠岩、蛭石与秸秆纤维紧紧包裹在一起，制作出来的样品韧性、强度好，保温性能好，导热系数在0.038-0.052之间(25℃W/(m·K))。
本发明的制作过程只需将处理后的材料进行灭菌、接种培养、干燥，整个过程能耗较低，利用小麦秸秆的自身优势，在真菌菌丝的作用下将秸秆制成密度小、吸水率低、抗冻融性能高、保温性能佳的生物质材料，可以用于建筑的外墙保温，也可以用于彩钢板的夹层的保温；同时，实现麦秆资源的综合利用，变废为宝，减少环境污染，促进可持续发展。本发明制备的生物质保温材料制备方法简单、生产成本低、保温性能优良、强度大，是一种极具市场前景与潜力的环境友好型生物质保温材料。
附图说明
图1是本发明实施例提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂组成。
小麦秸秆是经过1％-2％石灰水浸泡24小时-36小时，清水漂洗2次-4次，小麦秸秆的长度为5mm-20mm、其中，长度为5mm-10mm、10mm-20mm小麦秸秆所占的比例分别为57％、43％；稻草丝是稻草秸秆进过揉丝而成，长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm比例为60％、40％。
所述生物质保温材料添加剂按照质量份数由64份膨胀珍珠岩、26份蛭石和10份石膏粉组成。
所述蛭石的容重为60kg/m3-100kg/m3，细度为16目-100目，其中16目-32目，32目-100目所占的比例分别为45％、55％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
膨胀珍珠岩，具有质轻、保温、隔热、不燃、抗老化、绝缘性、耐腐蚀的物理特性。
蛭石，具有质轻、保温隔热、耐火性能好的物理特性。
使用前，按比例称取各组分于搅拌机内混合均匀。
添加生物质保温材料添加剂后，使菌丝长势旺盛，形成致密的网络结构将胀珍珠岩、蛭石与秸秆纤维紧紧包裹在一起，制作出来的样品韧性、强度好，保温性能好，导热系数在0.043-0.062之间(25℃W/(m·K))。
如图1所示，本发明实施例提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法包括以下步骤：
S101：培养料的准备：将45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂混合均匀；向培养原料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍自来水，混匀；调控培养原料中的含水量为55％-60％，同时调节培养料的pH至7-8；
S102：灭菌处理：将培养料装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟；
S103：接种培养：待灭菌处理后的培养原料冷却至室温，于无菌接种室内将生产用固体真菌菌种按10％(w/w)-30％(w/w)接种于培养原料中，搅拌均匀；然后将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于温度20℃-30℃、环境相对湿度50％-70％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养7天-15天；
S104：样品干燥：待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，于40℃-60℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于10％为止，即得所述生物质保温材料。
接种的真菌菌种来自发明专利(CN105292758A)，该菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
本发明实施例提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法具体步骤为：
(1)培养料的准备：将60份小麦秸秆、6份稻草丝、20份米糠和14份生物质保温材料添加剂混合均匀；向培养原料中添加物料干重的1.25倍自来水，混匀；调控培养原料中的含水量为60％，同时调节培养料的pH至8；
小麦秸秆是经过2％石灰水浸泡24小时，清水漂洗3次，小麦秸秆的长度为5mm-20mm、其中，长度为5mm-10mm、10mm-20mm小麦秸秆所占的比例分别为57％、43％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm比例为60％、40％。
(2)灭菌处理：将培养料装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌16分钟；
(3)接种培养：待灭菌处理后的培养原料冷却至室温，于无菌接种室内将生产用固体真菌菌种按30％(w/w)接种于培养原料中，搅拌均匀；然后将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于温度24℃、环境相对湿度66％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养10天；
接种的真菌菌种来自发明专利(CN105292758A)，该菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
(4)样品干燥：待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，于60℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于10％为止，即得所述生物质保温材料。
实施例2
本发明实施例提供的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法具体步骤为：
(1)培养料的准备：将57份小麦秸秆、5份稻草丝、20份米糠和18份生物质保温材料添加剂混合均匀；向培养原料中添加物料干重的1.25倍自来水，混匀；调控培养原料中的含水量为60％，同时调节培养料的pH至7-8；
小麦秸秆是经过1.5％石灰水浸泡30小时，清水漂洗3次，小麦秸秆的长度为5mm-20mm、其中，长度为5mm-10mm、10mm-20mm小麦秸秆所占的比例分别为57％、43％；稻草丝是稻草秸秆进过揉丝而成，长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm比例为60％、40％。
(2)灭菌处理：将培养料装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌16分钟；
(3)接种培养：待灭菌处理后的培养原料冷却至室温，于无菌接种室内将生产用固体真菌菌种按30％(w/w)接种于培养原料中，搅拌均匀；然后将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于温度25℃、环境相对湿度68％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养8天；
接种的真菌菌种来自发明专利(CN105292758A)，该菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
(4)样品干燥：待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，于50℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于10％为止，即得所述生物质保温材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂组成；
所述生物质保温材料添加剂按照质量份数由64份膨胀珍珠岩、26份蛭石和10份石膏粉组成。
2.如权利要求1所述的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述蛭石的容重为60kg/m3-100kg/m3，细度为16目-100目，其中16目-32目，32目-100目所占的比例分别为45％、55％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
3.如权利要求1所述的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述小麦秸秆是经过1％-2％石灰水浸泡24小时-36小时，清水漂洗2次-4次，小麦秸秆的长度为5mm-20mm、其中，长度为5mm-10mm、10mm-20mm小麦秸秆所占的比例分别为57％、43％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm比例为60％、40％。
4.一种如权利要求1所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，其特征在于，所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，培养料的准备：将45份-85份小麦秸秆、5份-10份稻草丝、5份-25份米糠和5份-20份生物质保温材料添加剂混合均匀；向培养原料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍自来水，混匀；
步骤二，灭菌处理：将培养料装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟；
步骤三，接种培养：待灭菌处理后的培养原料冷却至室温，于无菌接种室内将生产用固体真菌菌种按10％w/w-30％w/w接种于培养原料中，搅拌均匀；然后将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于黑暗无菌室内培养；
步骤四，样品干燥：待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，于40℃-60℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于10％为止，即得所述生物质保温材料。
5.如权利要求4所述的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中调控培养原料中的含水量为55％-60％，同时调节培养料的pH至7-8。
6.如权利要求4所述的以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中压实密封后于温度20℃-30℃、环境相对湿度50％-70％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养7天-15天。
7.一种由权利要求1～3任意一项所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料制备的建筑外墙保温材料。
8.一种由权利要求1～3任意一项所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质保温材料制备的彩钢板夹层保温材料。
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