CN106590690A - 以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法 - Google Patents

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黄梦婷
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Abstract

本发明涉及一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法，按照质量份数由15份‑55份甘蔗渣、20份‑30份稻谷壳、10份‑25份米糠和15份‑30份生物质防火材料添加剂组成；所述制备方法包括：培养料的准备；灭菌处理；接种培养。本发明以甘蔗渣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，将甘蔗渣等生物质材料转化为环境友好型生物质防火材料，该生物质保温材料制备方法简单、生产成本低、强度高、致密性好、防火性能好，是一种极具市场前景与潜力的环境友好型生物质防火材料。

Description

以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环境友好型生物质防火材料技术领域，尤其涉及一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法。
背景技术
随着经济飞跃发展，建筑行业也突飞猛进，高楼大厦遍地开花，随之而来在消防安全上也出现了新的问题和挑战。2008年9月20日，深圳市龙岗区一建筑因为天花板的聚氨酯装饰泡沫被引燃和轰然爆发大火，44人葬身火海，多人受伤，造成死亡的原因是火灾中浓烈的烟、毒气包裹窒息而亡或受伤，引起全国震惊。目前，虽然市面上有石膏板、纤维增强水泥板材、钢丝网夹芯复合板材、金属复合板材和金属板材、岩棉和矿渣棉、硅酸铝纤维、膨胀蛭石、膨胀蛭石等防火材料；但是还是不能满足我国在经济快速发展的进程中对防火材料的需求。因此，探索新型防火材料，提高防火材料品质、降低生产成本，进一步整合资源、集中力量，推动我国防火材料研究再上新台阶，对提高我国建筑业质量水平，具有十分重要的意义。我国从古至今，就有利用植物秸秆纤维掺杂泥土来制成防火墙体的记载。我国是农业大国，秸秆纤维资源丰富，每年产甘蔗渣资源约2800万吨。据测定，甘蔗渣含干物质90％-92％，无氮浸出物42％，粗蛋白质2.0％，粗脂肪0.7％，纤维素44％-46％，半纤维素23％-25％，木质素18％-20％，营养丰富，因而甘蔗渣的资源化利用方式很多。目前，甘蔗渣被用于造纸、制作有机肥、饲料以及食用菌等方面，但仍有不部分的甘蔗渣未被充分利用。我国真菌资源丰富，一些特有的真菌的菌丝体发达、菌丝体扭结能力强，能够广泛利用自然界中的纤维素、木质素等原料，菌丝体在生长的过程中紧紧将纤维素、木质素等包裹在一起，从而形成以菌丝体作为天然“胶水”，玉米芯纤维为骨架的复合材料。因此，选用特定真菌，开发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，达到资源循环高效利用的目的。
综上所述，目前我国闲置的甘蔗渣资源，对空气和自然环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法，旨在解决目前我国闲置的甘蔗渣资源，对空气和自然环境造成污染的问题。
本发明是这样实现的，一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火材料添加剂组成；
所述生物质防火材料添加剂按照质量份数由28份膨胀珍珠岩、30份石粉、12份石英砂、20份滑石粉、5份生石灰和5份石膏粉组成；
所述石粉按照质量份数由22份钾长石粉、25份正长石粉、30份钙长石粉和23份钠长石粉均匀混合组成。
进一步，所述石粉细度在18目-200目；滑石粉的细度为200目；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-1mm。
本发明的另一目的在于提供一种所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，培养料的准备：将15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火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20％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80℃-108℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于15％为止，即得所述生物质防火材料。
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8；步骤一中，甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为1mm-30mm，其中长度为1mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％。
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-12天。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的建筑外墙防火材料。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的彩钢板夹层。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的抗震性秸秆房屋。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的防火门芯板。
本发明提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法，加入生物质防火材料添加剂后。可以使制作出的生物质防火材料形成致密的结构，具有良好的防火性能，是优良的防火材料；膨胀珍珠岩，具有保温、隔热、不燃、抗老化、耐腐蚀的特性。石英砂是指化工级的石英砂，具有耐火性能高、耐磨、化学性能稳定。滑石粉是指化工级滑石粉，滑石具有耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性。钾长石粉指化工级钾长石粉，具有耐火性、熔点高的物理特性。正长石粉指化工级正长石粉，具有耐火性、熔点高的物理特性，化学性质稳定。钙长石粉指化工级钙长石粉，具有介电常数小、热膨胀系数低、体积密度小、比强度高、熔点高的物质特性。钠长石粉指化工级钠长石粉，具有熔点高、吸附能力强的物理特性。使用前，先称取石粉的各组份于搅拌机内混合均匀，然后再与称取的其它组分于搅拌机内混合均匀。添加生物质防火材料添加剂后，使制作出来的样品的致密性好，抗压效果好，防火能力强，经测试样品的防火等级能到达B1级。
本发明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，利用蔗渣营养丰富的特性，在真菌菌丝的作用下将秸秆制成密度小、力学性能好、吸水率低、防火性能好的生物质材料，可以用于建筑的外墙防火，彩钢板的夹层，抗震性秸秆房屋，防火门芯板；同时，实现蔗渣资源的综合利用，变废为宝，避免了多余的蔗渣资源的胡乱丢弃或焚烧产生的污染，保护了环境，促进可持续发展。本发明的生物质保温材料制备方法简单、生产成本低、强度高、致密性好、防火性能好，是一种极具市场前景与潜力的环境友好型生物质防火材料。
附图说明
图1是本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火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甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火材料添加剂组成。
生物质防火材料添加剂按照质量份数由28份膨胀珍珠岩、30份石粉、12份石英砂、20份滑石粉、5份生石灰和5份石膏粉组成。
其中，石粉按照质量份数由22份钾长石粉、25份正长石粉、30份钙长石粉和23份钠长石粉均匀混合组成，细度在18目-200目；滑石粉的细度为200目；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-1mm。
膨胀珍珠岩，具有保温、隔热、不燃、抗老化、耐腐蚀的特性。
石英砂是指化工级的石英砂，具有耐火性能高、耐磨、化学性能稳定。
滑石粉是指化工级滑石粉，滑石具有耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性。
钾长石粉指化工级钾长石粉，具有耐火性、熔点高的物理特性。
正长石粉指化工级正长石粉，具有耐火性、熔点高的物理特性，化学性质稳定。
钙长石粉指化工级钙长石粉，具有介电常数小、热膨胀系数低、体积密度小、比强度高、熔点高的物质特性。
钠长石粉指化工级钠长石粉，具有熔点高、吸附能力强的物理特性。
使用前，先称取石粉的各组份于搅拌机内混合均匀，然后再与称取的其它组分于搅拌机内混合均匀。
添加生物质防火材料添加剂后，使制作出来的样品的致密性好，抗压效果好，防火能力强，经测试样品的防火等级能到达B1级。
如图1所示，本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法包括以下步骤：
S101：培养料的准备：将15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火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20％-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-12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80℃-108℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于15％为止，即得所述生物质防火材料。
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为1mm-30mm，其中长度为1mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％。
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甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法具体步骤为：
(1)培养料的准备：将甘蔗渣43份、22份稻谷壳、18份米糠和17份生物质防火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；
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为1mm-30mm，其中长度为1mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％。
(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18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26℃、环境相对湿度60％、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108℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于15％为止，即得所述生物质防火材料。
实施例2
本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法具体步骤为：
(1)培养料的准备：将50份甘蔗渣、20份稻谷壳、15份米糠和15份生物质防火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；
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为1mm-30mm，其中长度为1mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％。
(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18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25％(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26℃、环境相对湿度60％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养9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90℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于15％为止，即得所述生物质防火材料。
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 (9)

1.一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料，其特征在于，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火材料添加剂组成；
所述生物质防火材料添加剂按照质量份数由28份膨胀珍珠岩、30份石粉、12份石英砂、20份滑石粉、5份生石灰和5份石膏粉组成；
所述石粉按照质量份数由22份钾长石粉、25份正长石粉、30份钙长石粉和23份钠长石粉均匀混合组成。
2.如权利要求1所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料，其特征在于，所述石粉细度在18目-200目；滑石粉的细度为200目；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-1mm。
3.一种如权利要求1所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法，其特征在于，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，培养料的准备：将15份-55份甘蔗渣、20份-30份稻谷壳、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火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20％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80℃-108℃条件下干燥，直至样品的含水量干燥到低于15％为止，即得所述生物质防火材料。
4.如权利要求3所述的所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法，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8；步骤一中，甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为1mm-30mm，其中长度为1mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％。
5.如权利要求3所述的所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法，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-12天。
6.一种由权利要求1～2任意一项所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的建筑外墙防火材料。
7.一种由权利要求1～2任意一项所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的彩钢板夹层。
8.一种由权利要求1～2任意一项所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的抗震性秸秆房屋。
9.一种由权利要求1～2任意一项所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质防火材料制备的防火门芯板。
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