CN106675070A - 以小麦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

本发明涉及一种以小麦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‑60份小麦秸秆、10份‑25份稻谷壳、10‑25份麦麸和20‑30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防火材料，该生物质防火材料制备方法简单、生产成本低、强度高、致密性好、防火性能佳，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

以小麦秸秆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，尤其涉及一种以小麦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
进入21世纪，建筑业发展迅猛，建筑事业的发展离不开建筑防火材料的应用，尤其是在当前建筑向高层化迈进趋势下，作为新时期背景下的建筑施工企业，要想在竞争日益激烈的环节中谋求生存和发展，就必须在建筑施工中加强防火建筑材料的应用。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。但其存在着费用昂贵、易污染环境的缺点，仍然不能满足实际需要。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，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。为了实现秸秆资源循环利用，国家发改委、农业部联合于2009年2月发布了《关于编制秸秆综合利用规划的指导意见》，在全国建立较完善的秸秆产业化综合利用格局，尤其重点解决玉米、小麦、水稻等量大面广的秸秆。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，部分小麦秸秆主要被用于有秸秆人造板、能源化利用、秸秆饲料、食用菌种植、以及秸秆还田等方面；但是每年还有相当大部分的小麦秸秆被焚烧掉，这不仅浪费资源，同时也造成环境的污染。因此，如何充分利用我国的小麦秸秆资源，是一个急需解决的问题。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，以我国丰富的小麦秸秆资源为主要原料，接种特定真菌，开发新型的防火材料，达到资源循环高效利用的目的。
综上所述，目前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小麦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，以小麦秸秆为主料的真菌基生物质防火材料，所述以小麦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-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20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30份膨胀珍珠岩、42份石粉、10份石英砂、8份滑石粉、4份生石灰和6份石膏粉组成；
所述石粉按照质量份数由37份钾长石粉、25份正长石粉、25份钙长石粉和13份钠长石粉均匀混合组成。
进一步，所述小麦秸秆粉碎至直径为0mm-5mm，其中0mm-2mm，2mm-3mm，3mm-5mm的小麦秸秆所占的比例分别为30％、33％和37％。
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小麦秸秆为主料的真菌基生物质防火材料的制备方法，所述以小麦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：20份-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20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-12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小麦秸秆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小麦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小麦秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的防火门芯板。
本发明提供的以小麦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，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，利用小麦秸秆资源的自身优势，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，实现麦秆资源的综合利用，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、防火性能佳，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小麦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小麦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-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20份-30份生物质防火材料添加剂组成。
小麦秸秆粉碎至直径为0mm-5mm，其中0mm-2mm，2mm-3mm，3mm-5mm的小麦秸秆所占的比例分别为30％、33％和37％。
所述生物质防火材料添加剂按照质量份数由30份膨胀珍珠岩、42份石粉、10份石英砂、8份滑石粉、4份生石灰和6份石膏粉组成。
所述石粉按照质量份数由37份钾长石粉、25份正长石粉、25份钙长石粉和13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。
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防火材料的制备方法包括以下步骤：
S101：培养料的准备：20份-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20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-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。
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防火材料的制备方法具体步骤为：
(1)培养料的准备：将40份小麦秸秆、18稻谷壳、15份麦麸和27份生物质防火材料添加剂均匀；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；
小麦秸秆粉碎至直径为0mm-5mm，其中0mm-2mm，2mm-3mm，3mm-5mm的小麦秸秆所占的比例分别为30％、33％和37％。
(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65％、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80℃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小麦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50份小麦秸秆、20稻谷壳、10份麦麸和20份生物质防火材料添加剂均匀；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；
小麦秸秆粉碎至直径为0mm-5mm，其中0mm-2mm，2mm-3mm，3mm-5mm的小麦秸秆所占的比例分别为30％、33％和37％。
(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65％、二氧化碳浓度3000PPM-11000PPM的黑暗无菌室内培养12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)

1.一种以小麦秸秆为主料的真菌基生物质防火材料，其特征在于，所述以小麦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-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20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30份膨胀珍珠岩、42份石粉、10份石英砂、8份滑石粉、4份生石灰和6份石膏粉组成；
所述石粉按照质量份数由37份钾长石粉、25份正长石粉、25份钙长石粉和13份钠长石粉均匀混合组成。
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防火材料，其特征在于，所述小麦秸秆粉碎至直径为0mm-5mm，其中0mm-2mm，2mm-3mm，3mm-5mm的小麦秸秆所占的比例分别为30％、33％和37％。
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所述以小麦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，所述以小麦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：20份-60份小麦秸秆、10份-25份稻谷壳、10份-25份麦麸和20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所述的所述以小麦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所述的所述以小麦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-12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任意一项所述以小麦秸秆为主料的真菌基生物质防火材料制备的彩钢板夹层。
9.一种由权利要求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任意一项所述以小麦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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