CN106633994A - 以玉米芯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芯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40份‑75份玉米芯、15份‑30份稻谷壳、5份‑15份米糠和5份‑15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。本发明以玉米芯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，将玉米芯等生物质材料转化为环境友好型生物质保温材料，该材料具有生产工艺简单、生产廉价、环保生态以及优良的保温性能，可有效减轻环境污染，是一种理想的环保保温材料。

Description

以玉米芯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芯为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法。
背景技术
近些年，随着建筑业的不断发展以及人民生活水平的提高，对建筑外墙的保温材料的要求越来越高。因此，建筑保温材料的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视。目前使用较多的外墙保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、加气混凝土、石膏板、石膏空心条板、纸面石膏板、空心砌块、空心砖等。由于聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫保温材料遇到高温或者明火就会燃烧，燃烧过程中产生的大量浓烟里含有氰化氢，危害人体健康，因此普遍受到社会的关注。而加气混凝土、石膏板、石膏空心条板、纸面石膏板、空心砌块、空心砖用久后会收缩外保温性能也很差，同时也易碎，韧性差，严重影响建筑工程质量。而岩棉、玻璃棉等无机矿物棉材料虽然能达到防火保温要求，但是施工过程中产生的漂浮棉絮对人体有害，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。因此，研究生态环保、物理性能好的保温材料迫在眉睫。众所周知，如农副作物产生的秸秆等可再生的生物质材料，是一种取之不尽的资源。我国是农业大国，玉米是我国的第一大粮食作物，2014年玉米产量达2.16亿吨，加工后剩余的玉米芯年产量约5700万吨。玉米芯中营养丰富，含糖54.5％、粗蛋白质2.2％、粗脂肪0.4％、粗纤维29.7％、矿物质1.2％。目前，国内玉米芯主要作为食用菌生产原料，部分玉米芯用于生产糠醛、木糖、木糖醇、木质素磺酸盐等产品，但由于其利用规模小，仍有大部分玉米芯被当作农业废弃物直接燃烧处理，从而造成资源浪费。发明专利(CN105967522A)公开一种玉米芯改性膨胀珍珠岩酚醛树脂复合保温板及其制备方法，该材料由硅钠米线、聚丙胺纳米纤维、玉米芯、氢氧化钠溶液、膨胀珍珠岩、酚醛树脂、固化剂、钢纤维、正硅酸乙酯、氨水、无水乙醇、去离子水、正己烷、纳米聚四氟乙烯、过氧化异丙苯、丙烯酸氟乙烯制作，该制作方法繁琐，成本较高。因此，寻找一种新型的循环利用玉米芯资源方式，对于社会具有重要的意义。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，目前我国玉米芯被当作农业废弃物直接燃烧处理，造成了资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料及其制备方法，旨在解决玉米芯被当作农业废弃物直接燃烧处理，造成了资源浪费的问题。
本发明是这样实现的，以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料，所述以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15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67份膨胀珍珠岩和33份蛭石组成。
进一步，所述玉米芯为颗粒状材料，玉米芯的粒径为7目-150目，其中，粒径为7目-10目、10目-16目、16目-150目所占的比例分别为14％、27％、59％。
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42％、58％；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芯为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，所述以玉米芯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40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15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80℃-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芯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玉米芯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芯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0.041-0.058之间(25℃W/(m·K))。
本发明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，利用玉米芯的丰富营养优势，在真菌菌丝的作用下将玉米芯制成吸水率低、力学性能优良、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，实现玉米芯资源的综合利用，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、成本低廉、保温性能优良、力学性能优良，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芯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芯为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15份生物质保温材料添加剂组成。
玉米芯为颗粒状材料，玉米芯的粒径为7目-150目，其中，粒径为7目-10目、10目-16目、16目-150目所占的比例分别为14％、27％、59％。
所述生物质保温材料添加剂按照质量份数由67份膨胀珍珠岩和33份蛭石组成。
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42％、58％；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芯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40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15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80℃-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芯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55份玉米芯、25份稻谷壳、10份米糠和10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；
玉米芯为颗粒状材料，玉米芯的粒径为7目-150目，其中，粒径为7目-10目、10目-16目、16目-150目所占的比例分别为14％、27％、59％。
(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15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15％(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。
实施例2
本发明实施例提供的以玉米芯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49份玉米芯、26份稻谷壳、10份米糠和15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；
玉米芯为颗粒状材料，玉米芯的粒径为7目-150目，其中，粒径为7目-10目、10目-16目、16目-150目所占的比例分别为14％、27％、59％。
(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15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22℃、环境相对湿度70％、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。
(5)样品检测：将制备好的成品材料送往深圳市一通检测公司检测，参照GB/T8813-2008和GB/T 8812.2-2007检测了压缩,弯曲强度；并于山东科标检测公司检测，参照GB/T 8624-2012检测了材料的导热系数和保温等级；检测结果为，压缩强度为159.18kpa，弯曲强度为283.18kpa；材料的导热系数为0.0454W/(m.k)，保温等级为A2，表明所述材料耐压、耐弯折，且保温性能较优异。
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)

1.一种以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料按照质量份数由40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15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67份膨胀珍珠岩和33份蛭石组成。
2.如权利要求1所述的以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料，其特征在于，所述玉米芯为颗粒状材料，玉米芯的粒径为7目-150目，其中，粒径为7目-10目、10目-16目、16目-150目所占的比例分别为14％、27％、59％。
3.如权利要求1所述的以玉米芯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42％、58％；膨胀珍珠岩颗粒大小为0mm-2.5mm。
4.一种如权利要求1所述以玉米芯为主料的真菌基生物质保温材料的制备方法，其特征在于，所述以玉米芯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40份-75份玉米芯、15份-30份稻谷壳、5份-15份米糠和5份-15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80℃-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所述的以玉米芯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所述的以玉米芯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芯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任意一项所述以玉米芯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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