CN106633993A - 以玉米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

本发明涉及一种以玉米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60份‑85份玉米秸秆、5份‑20份米糠和10份‑20份的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。本发明以玉米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，将玉米秸秆等生物质材料转化为环境友好型生物质保温材料。该发明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、密度轻、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

以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环境友好型生物质保温材料技术领域，尤其涉及一种以玉米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
我国是一个能源消耗大国，其中，建筑耗能约占全国总耗能的30％，而用于外墙保温方面的能耗为占了70％-80％，因此，必须加强外墙材料的保温隔热性能。近年来，如加气混凝土、石膏板、石膏空心条板、纸面石膏板、空心砌块、空心砖的推广、应用取得一定的节能效益，但由于易脆、韧性差、吸潮吸湿吸水率大、结构设计及施工规范不配套、价格较高，从而没有得到推广；同时也发展了多种轻质大板材料及结构，如聚苯乙烯夹芯板、彩钢泡沫夹芯板等，虽然保温性能良好，但主要问题是防火等级差、易燃烧。岩棉、玻璃棉等无机矿物棉材料虽然能达到防火保温要求，但是施工过程中漂浮的棉絮对人体有害，同时容易滋生细菌、吸水率高、绝热效果较差，并且强度也不够好，使用寿命较短，从而应用受到限制。所以，开发新型的环保节能保温材料势在必行。从古至今，我国就有利用农作物秸秆来制作保温墙体材料的历史。玉米是我国第一粮食作物，2014年产玉米秸秆产量达2.8亿吨，玉米秸秆营养丰富，含有31％-40％纤维素，35％-48％半纤维素，15％-25％木质素。目前玉米秸秆主要被用于秸秆饲料、食用菌种植、能源化利用以及秸秆还田等方面，而且目前国内还有大量的过剩的玉米秸秆没有可以使用的渠道。发明专利(CN101823279A)公开玉米秸秆保温板及其制备方法，该玉米秸秆保温板由脲醛胶、防水抗磨剂、聚苯乙烯颗粒、阻燃剂、硅酸钠和植物合成胶制作而成，该制作过程繁琐、化学试剂的加入不利于生态环境；发明专利(CN105271937A)公开岩棉/玉米秸秆纤维复合保温材料的制备方法，将岩棉与玉米秸秆纤维分别压成片，将得到的岩棉与玉米秸秆纤维片在摆锤机上间隔层叠排列，形成叠加棉层，叠加棉层进入打摺机挤压打摺，最后浸胶固化即可，同样制作过程繁琐，岩棉产生的棉絮对人体有害。因此，寻找一种新型的循环利用玉米秸秆资源方式，对于社会具有重要的意义。我国真菌资源丰富，其中，食用真菌资源约占全世界总量的50％，许多真菌具有原料利用范围广，菌丝体发达、菌丝体扭结能力强和强度高等优点。因此，以我国丰富的玉米秸秆资源为主要原料，接种特定真菌，开发新型的保温材料，达到资源循环高效利用的目的。
综上所述，目前我国玉米秸秆资源过剩的问题。减少浪费资源，同时对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法，旨在解决目前我国玉米秸秆资源过剩的问题。减少浪费资源，同时也减少对环境的污染。
本发明是这样实现的，以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，所述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的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62份膨胀珍珠岩和38份蛭石组成。
进一步，所述玉米秸秆是经过表面清洁后粉碎到直径为0mm-10mm，其中，长度为0mm-5mm，5mm-10mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为64％，36％。
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47％，53％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
本发明的另一目的在于提供一种所述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，所述以玉米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60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的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60℃-108℃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玉米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处理。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以玉米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。
本发明提供的以玉米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0.043-0.062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，利用玉米秸秆的自身优势，在真菌菌丝的作用下将秸秆制成密度小、吸水率低，强度好、保温性能好的生物质材料，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，实现玉米秸秆资源的综合利用，变废为宝，减少环境污染，促进可持续发展。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，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玉米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玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的生物质保温材料添加剂组成。
玉米秸秆是经过表面清洁后粉碎到直径为0mm-10mm，其中，长度为0mm-5mm，5mm-10mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为64％、36％。
所述生物质保温材料添加剂按照质量份数由62份膨胀珍珠岩和38份蛭石、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47％，53％；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玉米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60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的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60℃-108℃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玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的具体步骤为：
(1)培养料的准备：将70份玉米秸秆、15份米糠和15份的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；
玉米秸秆是经过表面清洁后粉碎到直径为0mm-10mm，其中，长度为0mm-5mm，5mm-10mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为64％、36％。
(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70％、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80℃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玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料的具体步骤为：
(1)培养料的准备：将75份玉米秸秆、12份米糠和13份的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；
玉米秸秆是经过表面清洁后粉碎到直径为0mm-10mm，其中，长度为0mm-5mm，5mm-10mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为64％、36％。
(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24℃、环境相对湿度60％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养11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)

1.一种以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的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62份膨胀珍珠岩和38份蛭石组成。
2.如权利要求1所述的以玉米秸秆为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述玉米秸秆是经过表面清洁后粉碎到直径为0mm-10mm，其中，长度为0mm-5mm，5mm-10mm规格玉米秸秆所占的质量分数分别为64％，36％。
3.如权利要求1所述的以玉米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47％，53％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
4.一种如权利要求1所述以玉米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，所述以玉米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60份-85份玉米秸秆、5份-20份米糠和10份-20份的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60℃-108℃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所述的以玉米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所述的以玉米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任意一项所述以玉米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处理。
8.一种由权利要求1～3任意一项所述以玉米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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