CN107117927B - 一种环保阻燃秸秆板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃秸秆板，以重量份计，所述秸秆板的原料组成包括：秸秆颗粒50～100份，阻燃剂10～200份，粘结剂1～50份；其中，所述阻燃剂的原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、纳米氧化锑和超细微硅粉，所述粘结剂为无机粘结剂，其原料组成包括铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水；该环保阻燃秸秆板以秸秆为主要原料，配以性能优异的无机阻燃剂和无机粘结剂，所获得的秸秆板在1200℃以上的高温下阻燃不碳化、不变形、无有害的烟和气体产生，并且高温不导热、遇水不膨胀，综合性能十分优异。

Description

一种环保阻燃秸秆板
技术领域
本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种以秸秆为主要原料制造的环保阻燃秸秆板。
背景技术
随着社会经济的发展，人们生活对生活质量的要求也越来越高，目前，在建筑装饰、家具制作等行业经常会使用到多层木质板、细木工板以及中密度板，在使用过程中，这三种装饰板材都存在着共同的缺点：不防火，具有大量的有害物质，严重危害使用者的身体健康，需要消耗大量的木材。
虽然目前市面上虽然已有各式各样的防火板(如：石膏板、水泥板、氧化镁板、硅酸钙板等)，但其成品皆为一种素材，换言之，其成品在制造过程中皆未对其表面做装饰处理，例如其中的石膏板或水泥板皆在施工完成后，再在其表面涂以水泥漆或贴以壁纸或贴以其它的装饰薄板(如：天然薄木片)，因此除了造成现场装修施工的费时及不便外，且涂料或贴合剂残留于室内的气味亦将造成装修现场的环境污染，而影响人体健康，加之通常该等表面装饰材料的防水性不佳，且很容易在经一段时日后因退胶而剥落。尤其是，通常该等表面装饰材料的耐火性并不佳，一旦遇火源亦会产生浓烟及有毒气体，而妨害人员逃生。
目前国外研究和应用最广的是麦秸和稻草人造板。起初采用传统木材刨花板的生产工艺，使用UF(脲醛树脂)树脂生产秸秆板，但由于秸秆碎料表面存在腊质层影响胶合，导致板材性能很差。随着MDI(异氰酸脂)树脂应用于秸秆人造板领域，虽然成本较高，但胶合问题得到了较好的解决，板材性能也得到了很大提高，而且也不存在甲醛释放问题，出于环保的考虑，秸秆板被各发达国家政府重视。1995年primeboard公司在美国成立，年产秸秆秸秆板5.3万m3；1988年加拿大建成了世界上最大的麦秸板厂lsoboard公司，年产能达23万m3。到1999年，北美地区至少有12家秸秆板厂计划在2000-2002年投产，但由于这些国家的秸秆收集成本以及投资成本过高，与木材人造板相比，秸秆板在成本控制方面不及木制人造板，到2001年至目前，北美过去一些时期已有至少8家农作物秸秆人造板厂倒闭。在生产设备方面，国外几大人造板设备制造商都曾尚试生产秸秆人造板专用设备，但在实践中也遭到了不同程度的困难；主要是原料制备、施胶系统、板坯运输系统以及脱模系统的一些技术难题未得到彻底解决。国外农作物秸秆人造板发展停滞不前的原因：从技术角度看，是工业设计的简单及理想化，从商业角度看则是成本的昂贵使其无法与木质人造板竞争。
我国从20世纪70年代开始进行秸秆人造板的开发研究，初始的研究着重于UF(脲醛树脂)胶黏剂的改性，使板材的性能达到相关国家标准要求，但未获得理想效果。进入90年代，随着国外MDI生产秸秆人造板取得成功，国内也开始大规模的研究开发，研究方向主要集中在稻麦中密度板、麦秸纤维板、水泥/麦秸刨花板、秸秆塑料复合板等方面。其中以信阳美丽真好秸秆新材料科技有限公司研发的阻燃秸秆板、刨花板较有代表性，如申请号为201510638031.4的中国专利公开了一种阻燃刨花板，包括：秸秆颗粒7-9份，阻燃剂0.5-1.5份，粘合剂0.3-1.0份，该阻燃刨花板经过燃烧试验，可达到B1级，阻燃性能较好。
总体而言，国内秸秆人造板生产仍处于初级阶段，产业化进程仍十分艰难。其原因主要在于：(1)以MDI为胶黏剂，由此带来的设备、管理、技术等生产成本过高以及生产组织规模的问题(注，生产规模过大，不利于原料收储，过小，无经济效益。)；(2)农作物秸秆收集、储存和选料的问题；(3)产品品种能否在性能、功能、价格与木制人造板相比的问题；(4)生产规模能否适应我国农村、农业、农民的生产模式和耕作习惯等变化，能否做到低投入、高产出的问题；(5)产业政策能否适应政府、企业、农民三者利益和谐统一的问题。综上所述，从单纯的技术角度分析，目前国内外农作物秸秆制人造板的核心技术问题首先是胶合问题，由于MDI树脂的应用，使现代秸秆人造板的技术有了阶段性的发展，但即使如此，与木材人造板相比，仍有相当大的差距；尤其是在原材料的收集和制备、生产设备、产品成本方面，能否得到普遍应用和推广，还需找到的一条适合中国国情的发展路径。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，是在于提供了一种环保阻燃秸秆板，该环保阻燃秸秆板以秸秆为主要原料，配以性能优异的无机阻燃剂和无机粘结剂，所获得的秸秆板在1200℃以上的高温下阻燃不碳化、不变形、无有害的烟和气体产生，并且高温不导热、遇水不膨胀，综合性能十分优异。
为实现上述目的，本发明所使用的技术方案为：
一种环保阻燃秸秆板，以重量份计，所述秸秆板的原料组成包括：秸秆颗粒50～100份，阻燃剂10～200份，粘结剂1～50份；其中，所述阻燃剂的原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、氧化锑和超细微硅粉，所述粘结剂为无机粘结剂，其原料组成包括铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水。
优选的，以百分含量计，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁20～35％、氯化镁10～20％、硫酸镁5～15％、氧化锑5～20％和超细微硅粉5～20％；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶1～5％、水玻璃5～10％、聚乙烯醇10～20％和去离子水70～95％。
或者，为实现上述目的，本发明的技术方案还可以为：
一种环保阻燃秸秆板，以重量份计，所述秸秆板的原料组成包括：秸秆颗粒50～100份，阻燃剂10～200份，粘结剂1～50份；其中，所述阻燃剂的原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、聚磷酸铵、镁铝水滑石和钼酸锌，所述粘结剂为无机粘结剂，其原料组成包括铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水。
优选的，以百分含量计，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁20～35％、氯化镁10～20％、硫酸镁5～15％、聚磷酸铵2～15％、镁铝水滑石5～20％和钼酸锌1～5％；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶1～5％、水玻璃5～10％、聚乙烯醇5～20％和去离子水70～95％。
其中，在本发明所采取的技术方案中：所述秸秆为选自麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、花生壳、竹枝叶、油菜秸秆、野生草本植物中的至少一种。
并且，在生产使用秸秆原材料过程中，首先要对秸秆的含水率进行测试，秸秆中含水率超过12％时，需经切草机对秸秆进行切碎，长度为5cm-10cm，经秸秆烘干机进行烘干去除水份至低于含水率12％，在烘干过程中温度、时间根据秸秆中的含水率进行调整运行。在秸秆进入切草设备之前，经专用设备清除秸秆中砖瓦、石块、泥土及金属类杂质。
所述阻燃剂的原料组成还包括0.1～2％柠檬酸、0.5～3％磷酸钠、0.5～2％硼酸。
所述氧化镁由菱镁矿或白云石煅烧而成，所述煅烧为轻烧，其煅烧温度为550-750℃。轻烧氧化镁具有活性适中、水化胶凝性好的特点。
另外，本发明还要求保护所述的环保阻燃秸秆板的制备方法，依次包括下述步骤：原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
在本发明的技术方案中，秸秆为基础原料，在对秸秆进行切碎过程中，对秸秆的长度由一定的要求，因为秸秆分为分表、芯层辅装，其表层为短纤维，纤维长度3-5mm，可提高板面的平整度和密实度及防水性；芯层为长纤维，纤维长度5-10mm，可提高板材的内结合强度和抗折、抗压强度等优势。
所述粘结剂主要是用来粘附植物秸秆颗粒，使之成为连续均匀结构；本发明的粘结剂与以往工业应用的有机粘结剂不同，为自主研发的无机粘结剂，该无机粘结剂的组成可以为铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水；其中铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水的技术方案中，聚乙烯醇是一种无色、无毒、无腐蚀性、可生物降解的绿色粘结剂，其水溶液与秸秆颗粒接触时，能够依靠PVA分子的紧密接触以及分子间的吸附作用形成具有一定机械性能的连续膜，从而将秸秆颗粒均匀的粘附在一起；但是，由于PVA碳链的长短及醇解度的大小直接影响膜的物理机械性能，使得聚乙烯醇单独作为粘结剂时并不能完全制造优质的秸秆板，而本发明通过加入一定比例的铝溶胶和水玻璃，一方面通过将铝溶胶分散到聚乙烯醇中增加聚乙烯醇在高温下的粘结稳定性和机械性能，另一方面铝溶胶可以与水玻璃中的硅结合成硅铝合成物，成分散点状活网状结构，明显改善聚乙烯醇粘结剂的耐高温性能和粘结成膜性能，并且由于水玻璃的存在，还在一定程度上增强了秸秆板的耐腐蚀性能。
所述阻燃剂主要作用在于阻止植物秸秆颗粒的燃烧性，其原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、氧化锑和超细微硅粉，或者为氧化镁、氯化镁、硫酸镁、聚磷酸铵、镁铝水滑石和钼酸锌，根据本发明的实验，结果显示上述两种组成的阻燃剂均能发挥十分优异的阻燃性能。在上述阻燃剂组分中，氧化镁、氯化镁、硫酸镁为三种基础成分；氧化镁由菱镁矿或白云石煅烧而成，所述煅烧为轻烧，其煅烧温度为550-750℃，轻烧氧化镁熔点大于2800℃，具有较好的防火防腐功效，氯化镁使用工业六水氯化镁，具有耐火阻燃功能，其与氧化镁反应生成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相，产生强度，使板材具有优异的抗低温性能和防火性能；而硫酸镁为工业用MgSO4·7H2O，细度在70-80目，能够与氧化镁反应产生强度，改善板材的抗水性和防潮性；然而仅仅以氧化镁、氯化镁、硫酸镁为三种充分作为阻燃剂，其并不能达到耐持久高温的效果，本发明创造性的通过添加氧化锑和超细微硅粉、或者聚磷酸铵、镁铝水滑石和钼酸锌来改善阻燃剂的性能；其中，纳米氧化锑和超细微硅粉符合添加入基础阻燃成分中，以分散的状态渗透到秸秆颗粒的各个层面，不但可以有效改善秸秆板的阻燃防火性能，还可以改善材料的冲击强度和韧性，并兼具抑烟功效。而以聚磷酸铵、镁铝水滑石和钼酸锌为改性添加物时，一方面聚磷酸铵通过受热脱水后生成脱水剂，促使秸秆板表面层脱水生成碳化物，并生成非挥发性磷化合物和聚磷酸对秸秆板表面进行覆盖，隔绝空气从而达到阻燃的目的，另一方面，聚磷酸铵依托磷酸根能够起到对镁铝水滑石进行改性的作用，磷酸根包覆于镁铝水滑石表面，从而增强镁铝水滑石粒子的疏水性和分散性，可以明显改进秸秆板的阻燃性和力学性能，钼酸锌作为阻燃剂和消烟剂，能够与聚磷酸铵和镁铝水滑石共同协同来增加阻燃体系的阻燃抑烟性能。
本发明的有益效果：(1)本发明克服了以往阻燃秸秆板使用有机脲醛胶带来甲醛含量高的缺陷，以无机胶为粘胶剂，所制备的秸秆板甲醛含量低至0.03-0.05mg/L，远低于国际标准要求的0.5mg/L，环保性能十分良好，为工业化大规模应用提供了一条新的途径；
(2)本发明制造的阻燃秸秆板阻燃性能十分优异，经过国家防火建材质量监督检验中心检测，依据国家标准GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB/T 20285-2006《材料产烟毒性危险分级》，检验结果显示，本发明产品材料燃烧性能符合A1级的规定要求，即燃烧性能达到不燃A1级，烟气毒性符合安全一级的规定要求，即烟气毒性达到安全一级AQ1；
(3)本发明所制造的阻燃秸秆板具有十分优异的耐沸水煮性能，根据GB/T 4897-2003测得5小时沸水煮后内结合强度数值为1.05-1.12MPa，测得24小时吸水厚度膨胀率仅为1.7％；
(4)本发明所制造的阻燃秸秆板，按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，阻燃秸秆板的密度大于1000Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度大于等于25兆帕/毫米，弹性模量大于等于2400兆帕/毫米，含水率为7～12％。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述，
实施例1
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、纳米氧化锑2.25Kg、超细微硅粉3Kg、0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为1.10MPa，水煮前强度为1.22MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为1.3MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为18W/s,600s内热量总释放约为2.8MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为0.5m2/s2,600s内总产烟量约为32m2，达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1050Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为30兆帕/毫米，弹性模量约为2500兆帕/毫米，含水率为8.0％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
实施例2
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒30Kg，阻燃剂12Kg，粘结剂8Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁3.6Kg、氯化镁2.4Kg、硫酸镁1.2Kg、纳米氧化锑2.4Kg、超细微硅粉1.8Kg、0.12Kg柠檬酸、0.24Kg磷酸钠、0.24Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.4Kg、水玻璃0.4Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水6.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为1.08MPa，水煮前强度为1.20MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为1.4MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为20W/s,600s内热量总释放约为3.0MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为0.6m2/s2,600s内总产烟量约为36m2，达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1150Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为34兆帕/毫米，弹性模量约为2580兆帕/毫米，含水率为10.0％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.03mg/L。
实施例3
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、聚磷酸铵2.25Kg、镁铝水滑石2.25Kg、钼酸锌0.75Kg，0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为1.11MPa，水煮前强度为1.25MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为1.5MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为16W/s,600s内热量总释放约为2.7MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为0.7m2/s2,600s内总产烟量约为30m2，达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1000Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为32兆帕/毫米，弹性模量约为2620兆帕/毫米，含水率为10.5％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.04mg/L。
实施例4
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒30Kg，阻燃剂12Kg，粘结剂8Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁3.6Kg、氯化镁2.4Kg、硫酸镁1.2Kg、聚磷酸铵1.8Kg、镁铝水滑石1.8Kg、钼酸锌0.6Kg、0.12Kg柠檬酸、0.24Kg磷酸钠、0.24Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.4Kg、水玻璃0.4Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水6.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为1.06MPa，水煮前强度为1.17MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为1.3MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为20W/s,600s内热量总释放约为2.9MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为0.6m2/s2,600s内总产烟量约为33m2，达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1200Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为36兆帕/毫米，弹性模量约为2720兆帕/毫米，含水率为11.0％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
对比例1
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、超细微硅粉5.25Kg、0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.76MPa，水煮前强度为1.02MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为2.7MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为59W/s,600s内热量总释放约为5.5MJ，火焰横向蔓延长度小于试样长翼边缘，烟气生成速率指数约为2.5m2/s2,600s内总产烟量约为72m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1030Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为19兆帕/毫米，弹性模量约为2200兆帕/毫米，含水率为8.5％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
对比例2
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、纳米氧化锑5.25Kg、0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.67MPa，水煮前强度为1.04MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为2.8MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为61W/s,600s内热量总释放约为5.8MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为2.4m2/s2,600s内总产烟量约为71m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1010Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为21兆帕/毫米，弹性模量约为2150兆帕/毫米，含水率为8.2％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.04mg/L。
对比例3
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、镁铝水滑石4.5Kg、钼酸锌0.75Kg，0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.66MPa，水煮前强度为1.05MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为2.9MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为54W/s,600s内热量总释放约为6.1MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为3.0m2/s2,600s内总产烟量约为72m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1020Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为22兆帕/毫米，弹性模量约为2420兆帕/毫米，含水率为10.2％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
对比例4
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、聚磷酸铵4.5Kg、钼酸锌0.75Kg，0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.3Kg、水玻璃0.5Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.81MPa，水煮前强度为1.07MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为3.2MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为53W/s,600s内热量总释放约为6.0MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为2.3m2/s2,600s内总产烟量约为65m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为1020Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为24兆帕/毫米，弹性模量约为2500兆帕/毫米，含水率为10.1％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.04mg/L。
对比例5
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、纳米氧化锑2.25Kg、超细微硅粉3Kg、0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为水玻璃0.8Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.54MPa，水煮前强度为0.87MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为2.1MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为38W/s,600s内热量总释放约为4.6MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为1.8m2/s2,600s内总产烟量约为52m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为980Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为25兆帕/毫米，弹性模量约为2450兆帕/毫米，含水率为8.0％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
对比例6
制造本实施例环保阻燃秸秆板的原料组成为：秸秆颗粒40Kg，阻燃剂15Kg，粘结剂10Kg；其中，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁4.5Kg、氯化镁2.25Kg、硫酸镁2.25Kg、纳米氧化锑2.25Kg、超细微硅粉3Kg、0.15Kg柠檬酸、0.3Kg磷酸钠、0.3Kg硼酸；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶0.8Kg、聚乙烯醇0.8Kg和去离子水8.4Kg。
本实施例环保阻燃秸秆板的制造工艺为：
原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
其中，粉碎按表、芯层分别粉碎，表层粉碎至纤维长度3-5mm，芯层粉碎至纤维长度5-10mm；并按照表、芯层对秸秆长度要求的不同分别制备表、芯层混合料；
施加阻燃剂混合物和施加粘结剂混合物步骤是分别将阻燃剂混合物与粘结剂混合物依次添加到秸秆纤维中搅拌混合均匀；
预压成型阶段施加的压力约为2×105N，施加时间为约10s；
定型冷压阶段施加的压力约为1.5×107N，施加时间为约180s；
干燥采用红外循环干燥箱进行干燥，干燥时间约为12s，红外干燥波段为1-3微米，干燥至秸秆板含水率约为低于12％。
性能测定：(1)水煮实验：取制造的秸秆板置于100℃沸水中水煮5h，然后于60℃干燥，测定水煮后后内结合强度数值为0.57MPa，水煮前强度为0.90MPa；
(2)按照GB8624-2012规定的方法进行燃烧实验，实验结果为：总热值PCS约为2.4MJ/Kg，燃烧增长速率指数FIGR0.2MJ约为41W/s,600s内热量总释放约为4.8MJ，火焰横向蔓延长度小于试样边缘，烟气生成速率指数约为2.1m2/s2,600s内总产烟量约为58m2，未达到A1级标准。
(3)按照GB/T 17657-2013规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板的密度约为960Kg/m3，面板正常状态下的静曲强度约为26兆帕/毫米，弹性模量约为2420兆帕/毫米，含水率为8.0％。
(4)按照GB18580-2002规定的方法进行测定，本实施例阻燃秸秆板甲醛释放量约为0.05mg/L。
本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和技术实质的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种环保阻燃秸秆板，其特征在于，以重量份计，所述秸秆板的原料组成包括：秸秆颗粒50～100份，阻燃剂10～200份，粘结剂1～50份；其中，所述阻燃剂的原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、纳米氧化锑和超细微硅粉，所述粘结剂为无机粘结剂，其原料组成包括铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水；
其中，以百分含量计，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁20～35％、氯化镁10～20％、硫酸镁5～15％、纳米氧化锑5～20％和超细微硅粉5～20％；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶1～5％、水玻璃5～10％、聚乙烯醇5～20％和去离子水70～95％，所述无机粘结剂原料各组分之和为100％。
2.一种环保阻燃秸秆板，其特征在于，以重量份计，所述秸秆板的原料组成包括：秸秆颗粒50～100份，阻燃剂10～200份，粘结剂1～50份；其中，所述阻燃剂的原料组成包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁、聚磷酸铵、镁铝水滑石和钼酸锌，所述粘结剂为无机粘结剂，其原料组成包括铝溶胶、水玻璃、聚乙烯醇和去离子水；
其中，以百分含量计，所述阻燃剂原料组成的含量分别为氧化镁20～35％、氯化镁10～20％、硫酸镁5～15％、聚磷酸铵2～15％、镁铝水滑石5～20％和钼酸锌1～5％；所述无机粘结剂原料组成的含量分别为铝溶胶1～5％、水玻璃5～10％、聚乙烯醇5～20％和去离子水70～95％，所述无机粘结剂原料各组分之和为100％。
3.根据权利要求1-2任一项所述的环保阻燃秸秆板，其特征在于，所述秸秆为选自麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、竹枝叶、油菜秸秆中的至少一种；所述秸秆的含水率小于12％，经切草机切碎后的长度为5～10cm。
4.根据权利要求1-2任一项所述的环保阻燃秸秆板，其特征在于，所述阻燃剂的原料组成还包括0.1～2％柠檬酸、0.5～3％磷酸钠、0.5～2％硼酸。
5.根据权利要求1-2任一项所述的环保阻燃秸秆板，其特征在于，所述氧化镁由菱镁矿或白云石煅烧而成，所述煅烧为轻烧，其煅烧温度为550-750℃。
6.根据权利要求5所述环保阻燃秸秆板的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：原料农作物秸秆→拆捆→清除杂质→粉碎→计量分装→施加阻燃剂混合物→施加粘结剂混合物→铺装入模→预压成型→定型冷压→养护→脱模→半成品锯边→干燥→贴面→产品锯边→抛光→成品检测入库。
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