CN106675069A - 以稻草秸秆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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Abstract
本发明涉及一种以稻草秸秆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20份‑65份稻草秸秆、10份‑25份玉米芯、10份‑25份米糠和15‑30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。本发明以稻草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,将稻草秸秆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
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,尤其涉及一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法。
背景技术
现代建筑向高层化发展,室内装修要求也越来越完善,这些都给建筑材料在防火上提出更高的要求。目前建筑方面的主要石膏板、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。目前虽然现有防火材料种类众多,仍然不能满足实际需要。在我国经济快速发展的进程中,对防火材料的需求量越来越大、重要性要求越来越高。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。我国是农业大国,秸秆资源丰富。水稻是我国总产量位居第三的粮食作物,每年产生的水稻秸秆就有2亿吨左右。稻草秸秆营养丰富,主要成分纤维素含量为30%-50%、半纤维素含量10%-20%、木质素含量为20%-30%、粗蛋白为1.8%、粗脂肪1.5%。目前,水稻秸秆主要被用于编织业、作物覆盖、食用菌、饲料、肥料、还田等方面。发明专利(CN103073234A)公开一种稻草秸秆垃圾再生板材利用的配方,该配方采用糯米汁取代甲醛、化学胶济作为填充料中的粘合剂,但是该糯米汁粘合剂中又引入其他的化学合成试剂,且该再生板的制作方法繁琐,不易于规模化生产,同时也容易燃烧;发明专利(CN102120775A)公开一种稻草秸秆乙酰化热塑性改良方法,将粉碎的稻草秸秆用一定量的冰醋酸预处理0.5h,然后再加入一定量的乙酸酐和催化剂浓硫酸反应生成秸秆乙酰化产物,得到的产物可以热压成板,该板材高温或者遇明火的条件下,易着火,因此,应用受到限制。我国有着丰富的真菌资源,其中已知的可食用真菌资源约占全世界总量的50%左右,许多真菌具有原料利用范围广,菌丝体发达、菌丝体扭结能力强的优点。加之食用真菌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,胶结效果好。因此,筛选高效利用纤维素和木质素转化能力强的特定真菌,利用稻草秸秆开发新型环境友好型生物质防火材料,既可实现稻草秸秆资源循环高效利用,又可促进我国环保产业水平的提升。
综上所述,现有的小麦秸秆被焚烧掉,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稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料及其制备方法,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,一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料,所述以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、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32份膨胀珍珠岩、30份石粉、11份石英砂、13份滑石粉、8份生石灰和6份石膏粉组成;
所述石粉按照质量份数由40份钾长石粉、24份正长石粉、22份钙长石粉和14份钠长石粉混合组成。
进一步,所述稻草秸秆粉碎至直径为0mm-10mm,其中,0mm-5mm,5mm-10mm的稻草秸秆所占的比例为66%、34%;玉米芯为粒径0mm-5mm的粉粒状材料,其中粒径为0mm-2mm,2mm-4mm,4mm-5mm粉粒状玉米芯所占的比例分别为47%、32%和21%。
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稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法,所述以稻草秸秆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20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、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稻草秸秆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稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的彩钢板的夹层。
本发明的另一目的在于提供一种由所述以稻草秸秆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稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的防火门芯板。
本发明提供的以稻草秸秆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,利用稻草秸秆的自身优势,在真菌菌丝的作用下将秸秆制成密度小、吸水率低、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,实现秸秆资源的综合利用,变废为宝,避免了秸秆胡乱丢弃或焚烧产生的污染,保护了环境,促进可持续发展。本发明制备的生物质材料制备方法简单、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稻草秸秆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稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、10份-25份米糠和15份-30份生物质防火材料添加剂组成。
稻草秸秆粉碎至直径为0mm-10mm,其中,0mm-5mm,5mm-10mm的稻草秸秆所占的比例为66%、34%;玉米芯为粒径0mm-5mm的粉粒状材料,其中粒径为0mm-2mm,2mm-4mm,4mm-5mm粉粒状玉米芯所占的比例分别为47%、32%和21%。
生物质防火材料添加剂按照质量份数由32份膨胀珍珠岩、30份石粉、11份石英砂、13份滑石粉、8份生石灰和6份石膏粉组成。其中,石粉由40份钾长石粉、24份正长石粉、22份钙长石粉和14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稻草秸秆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20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、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%-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15%为止,即得所述生物质防火材料。
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稻草秸秆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40份稻草秸秆、15份玉米芯、20份米糠和25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;
稻草秸秆粉碎至直径为0mm-10mm,其中,0mm-5mm,5mm-10mm的稻草秸秆所占的比例为66%、34%;玉米芯为粒径0mm-5mm的粉粒状材料,其中粒径为0mm-2mm,2mm-4mm,4mm-5mm粉粒状玉米芯所占的比例分别为47%、32%和21%。
(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20%(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稻草秸秆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40份稻草秸秆、15份玉米芯、20份米糠和25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;
稻草秸秆粉碎至直径为0mm-10mm,其中,0mm-5mm,5mm-10mm的稻草秸秆所占的比例为66%、34%;玉米芯为粒径0mm-5mm的粉粒状材料,其中粒径为0mm-2mm,2mm-4mm,4mm-5mm粉粒状玉米芯所占的比例分别为47%、32%和21%。
(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10分钟-20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60%、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养7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 (10)
1.一种以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料,其特征在于,所述以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料按照质量份数由20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、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32份膨胀珍珠岩、30份石粉、11份石英砂、13份滑石粉、8份生石灰和6份石膏粉组成;
所述石粉按照质量份数由40份钾长石粉、24份正长石粉、22份钙长石粉和14份钠长石粉混合组成。
2.如权利要求1所述的以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料,其特征在于,所述稻草秸秆粉碎至直径为0mm-10mm,其中,0mm-5mm,5mm-10mm的稻草秸秆所占的比例为66%、34%;玉米芯为粒径0mm-5mm的粉粒状材料,其中粒径为0mm-2mm,2mm-4mm,4mm-5mm粉粒状玉米芯所占的比例分别为47%、32%和21%。
3.如权利要求1所述的以稻草秸秆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。
4.一种如权利要求1所述以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法,其特征在于,所述以稻草秸秆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20份-65份稻草秸秆、10份-25份玉米芯、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15%为止,即得所述生物质防火材料。
5.如权利要求4所述的述以稻草秸秆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7-8。
6.如权利要求4所述的述以稻草秸秆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-15天。
7.一种由权利要求1~3任意一项所述以稻草秸秆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。
8.一种由权利要求1~3任意一项所述以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的彩钢板的夹层。
9.一种由权利要求1~3任意一项所述以稻草秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的抗震性秸秆房屋。
10.一种由权利要求1~3任意一项所述以稻草秸秆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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