CN107186855A - 一种农业秸秆再生防火保温板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业秸秆再生防火保温板材，包括以下重量份的原料：农业秸秆60‑80份、粘结剂10‑15份、金属氧化物3‑6份、防水剂3‑7份、阻燃剂3‑5份、改性高岭土15‑20份、白水泥12‑18份、水20‑26份。本发明的农业秸秆再生防火保温板材具有快速成型、隔热保温、阻燃、防霉、耐潮解、高强等优异性能，板材分为压制内芯和外表面包覆层，解决了易散坯、粘板和脱模的问题，实现连续化生产，大大提高了生产效率；同时本发明的主要原料来源广泛，成本较低，工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种农业秸秆再生防火保温板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业秸秆利用技术领域，具体涉及一种农业秸秆再生防火保温板材及其制备方法。
背景技术
目前国内建筑外墙的保温板种类很多，但质量性能参差不齐。以前广泛使用的聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫以及它们的复合板，若遇高温或明火，不但易燃而且会释放出大量的浓烟（含氰化氢、二恶英等有毒致癌物），而近年发展迅速的如岩棉保温板，在生产和施工过程中，会出现大量漂浮到空气中的棉絮状纤维，污染空气环境，刺激人体皮肤；另外，如发泡水泥保温板则因其保温性能差、易碎等缺陷影响施工质量。
我国的秸秆每年都有大量的剩余，常有集中焚烧秸秆现象发生，即造成了环境的严重污染，又导致了资源的巨大浪费。秸秆具备质量轻、成本低、纤维性强、保温效果好等特点。农作物秸秆是农业生产中数量最大的副产品，近几年，农村经济发展较快，住宅条件的改善，80％的家庭使用了电器和液化气，有的使用沼气，冬季取暖转向用电和用煤。因此，农民对于秸秆的使用率逐年降低，甚至有的直接焚烧，这样，不仅会给环境造成很大的污染，有时会造成更大的经济损失，据资料介绍，全国的秸秆综合利用率在24％左右。农作物秸秆是一种重要的物质资源，不恰当地的处置，不仅造成资源浪费，更严重的是对环境造成破坏，如何做好秸秆就地转化和深加工，成为丞待解决的问题，提高秸秆的利用，对可持续农村经济的发展，必定产生深远的影响。因此，改革传统落后的秸秆利用方式，发展秸秆循环经济势在必行，如何解决秸秆的合理去向、有效利用问题显得尤为紧迫，全国各地都在积极探索秸秆循环再利用的新途径、新方法。以秸秆为芯材的秸秆保温板，实现了变废为宝，降低了建材的成本，另外，秸秆保温板的表层采用胶凝材料，该胶凝材料本身具体隔热保温、和混凝土相容性好、快凝、快硬的特性，因此，这种秸秆保温板，可以很容易的避免传统保温板价格高、易燃、保温效果差、施工不方面的缺陷。另外，利用秸秆制备的保温板具有“超级绝缘”的特点、湿度高、有助于人体健康。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种农业秸秆再生防火保温板材，该农业秸秆再生防火保温板材具有快速成型、隔热保温、阻燃、防霉、耐潮解、高强等优异性能，板材分为压制内芯和外表面包覆层，解决了易散坯、粘板和脱模的问题，实现连续化生产，大大提高了生产效率；同时本发明的主要原料来源广泛，成本较低，工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种农业秸秆再生防火保温板材，包括以下重量份的原料：
农业秸秆60-80份、粘结剂10-15份、金属氧化物3-6份、防水剂3-7份、阻燃剂3-5份、改性高岭土15-20份、白水泥12-18份、水20-26份。
优选地，所述农业秸秆再生防火保温板材包括以下重量份的原料：
农业秸秆70份、粘结剂13份、金属氧化物4.5份、防水剂5份、阻燃剂4份、改性高岭土17份、白水泥16份、水23份。
优选地，所述农业秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸杆、芦苇秸秆、棉花杆，按照重量比3:1:2:3:4:1组成的混合物。
优选地，所述粘结剂为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，按照重量比2:2:1:3组成的混合物。
优选地，所述金属氧化物为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钙和氧化钡，按照重量比2:1:1:2:1组成的混合物。
优选地，所述防水剂为石蜡和松香按照重量比2:1组成的混合物。
优选地，所述阻燃添加剂为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝，按照重量比1:3:1组成的混合物。
本发明还提供了一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在80-100℃下烘干至水分含量为10%-15%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为180-240℃下消毒1-2分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌8-14分钟，搅拌转速200-300 r/min，再将混合物铺入定型模具中，在100-150℃下，向其施加300-400N/cm2的压力5-10分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为200-300r/min下搅拌2-4min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌2-4分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，10-15min 后脱模，常温养护2-3h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
优选地，所述农业秸秆再生防火保温板材的制备步骤为：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在90℃下烘干至水分含量为13%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为210℃下消毒1.5分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌11分钟，搅拌转速250r/min，再将混合物铺入定型模具中，在125℃下，向其施加350N/cm2的压力7分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌3min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌3分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，13min 后脱模，常温养护2.5h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
优选地，所述的改性高岭土的制备方法如下：将高岭土置于680-720℃下煅烧3-5h，冷却至常温后置于浓度为10-15％的盐酸溶液中，水浴加热至70-80℃，保温30-40min，过滤，用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，烘干，960-1120℃下煅烧1-2h，冷却至常温，粉碎过筛即得。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材以农业秸秆作为主要原料，以这些农业废弃物为主料，一方面充分利用了资源，解决此类废弃物长期堆积的问题，且由于秸秆等植物纤维垃圾随处可见，取之不尽，因此将其用于生产板材的成本较低，符合国家发展循环经济的战略要求，绿色环保。
（2）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材包括两个部分，芯材层和包覆层，芯材层主要是通过粘结剂的作用把散乱的秸秆成型，添加的防水剂使其具有一定的防霉保温效果，用于表面包覆的为白水泥和改性高岭土，其具有阻燃、保温、耐水、快速成型、高强的优异性能，大大规避了传统秸秆板寿命短、易燃、耐水性差的缺点。
（3）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材添加的高领土，经过改性制备，其粒度较小，具有较大的比表面积，能够有效的和其他物质交联，形成致密的膏状弹性体，不受热涨、冻涨的侵害，从而使制备的保温板材具有优异的耐候性，并能够吸收空气中的污染物，达到了较好的净化空气的作用。
（4）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材添加的胶黏剂主要为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，几者协同作用使得制备的保温板材的机械强度和拉伸强度得到了很大的提高，增强了其稳定性。
（5）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材添加的阻燃剂，主要为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝组成的混合物，几者协同作用，能使保温板材的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（6）本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材具有快速成型、隔热保温、阻燃、防霉、耐潮解、高强等优异性能，板材分为压制内芯和外表面包覆层，解决了易散坯、粘板和脱模的问题，实现连续化生产，大大提高了生产效率；同时本发明的主要原料来源广泛，成本较低，工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材，包括以下重量份的原料：
农业秸秆60份、粘结剂10份、金属氧化物3份、防水剂3份、阻燃剂3份、改性高岭土15份、白水泥12份、水20份。
本实施例中的农业秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸杆、芦苇秸秆、棉花杆，按照重量比3:1:2:3:4:1组成的混合物。
本实施例中的粘结剂为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，按照重量比2:2:1:3组成的混合物。
本实施例中的金属氧化物为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钙和氧化钡，按照重量比2:1:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的防水剂为石蜡和松香按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝，按照重量比1:3:1组成的混合物。
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在80℃下烘干至水分含量为10%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为180℃下消毒1分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌8分钟，搅拌转速200r/min，再将混合物铺入定型模具中，在100℃下，向其施加300N/cm2的压力5分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为200r/min下搅拌2min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌2分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，10min 后脱模，常温养护2h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
本实施例中的改性高岭土的制备方法如下：
将高岭土置于680℃下煅烧3h，冷却至常温后置于浓度为10％的盐酸溶液中，水浴加热至70℃，保温30min，过滤，用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，烘干，960℃下煅烧1h，冷却至常温，粉碎过筛即得。
实施例2.
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材，包括以下重量份的原料：
农业秸秆80份、粘结剂15份、金属氧化物6份、防水剂7份、阻燃剂5份、改性高岭土20份、白水泥18份、水26份。
本实施例中的农业秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸杆、芦苇秸秆、棉花杆，按照重量比3:1:2:3:4:1组成的混合物。
本实施例中的粘结剂为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，按照重量比2:2:1:3组成的混合物。
本实施例中的金属氧化物为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钙和氧化钡，按照重量比2:1:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的防水剂为石蜡和松香按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝，按照重量比1:3:1组成的混合物。
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在100℃下烘干至水分含量为15%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为240℃下消毒2分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌14分钟，搅拌转速300 r/min，再将混合物铺入定型模具中，在150℃下，向其施加400N/cm2的压力10分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为300r/min下搅拌4min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌4分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，15min 后脱模，常温养护3h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
本实施例中的改性高岭土的制备方法如下：
将高岭土置于720℃下煅烧5h，冷却至常温后置于浓度为15％的盐酸溶液中，水浴加热至80℃，保温40min，过滤，用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，烘干，1120℃下煅烧2h，冷却至常温，粉碎过筛即得。
实施例3.
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材，包括以下重量份的原料：
农业秸秆70份、粘结剂13份、金属氧化物4.5份、防水剂5份、阻燃剂4份、改性高岭土17份、白水泥16份、水23份。
本实施例中的农业秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸杆、芦苇秸秆、棉花杆，按照重量比3:1:2:3:4:1组成的混合物。
本实施例中的粘结剂为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，按照重量比2:2:1:3组成的混合物。
本实施例中的金属氧化物为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钙和氧化钡，按照重量比2:1:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的防水剂为石蜡和松香按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝，按照重量比1:3:1组成的混合物。
本实施例的一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在90℃下烘干至水分含量为13%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为210℃下消毒1.5分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌11分钟，搅拌转速250r/min，再将混合物铺入定型模具中，在125℃下，向其施加350N/cm2的压力7分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌3min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌3分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，13min 后脱模，常温养护2.5h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
本实施例中的改性高岭土的制备方法如下：
将高岭土置于700℃下煅烧4h，冷却至常温后置于浓度为13％的盐酸溶液中，水浴加热至75℃，保温35min，过滤，用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，烘干，1040℃下煅烧1.5h，冷却至常温，粉碎过筛即得。
以上各实施例制备的农业秸秆再生防火保温板材的性能测试结果如下：
抗拉伸强度Mpa 导热系数mW/（m·k） 防火性能 吸水厚度膨胀率%
实施例1 18 22 B1 3
实施例2 17 23 B1 4
实施例3 16 23 B1 4
对比例 10 80 B2 8
本发明的一种农业秸秆再生防火保温板材具有快速成型、隔热保温、阻燃、防霉、耐潮解、高强等优异性能，板材分为压制内芯和外表面包覆层，解决了易散坯、粘板和脱模的问题，实现连续化生产，大大提高了生产效率；同时本发明的主要原料来源广泛，成本较低，工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，包括以下重量份的原料：
农业秸秆60-80份、粘结剂10-15份、金属氧化物3-6份、防水剂3-7份、阻燃剂3-5份、改性高岭土15-20份、白水泥12-18份、水20-26份。
2.根据权利要求1所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述农业秸秆再生防火保温板材包括以下重量份的原料：
农业秸秆70份、粘结剂13份、金属氧化物4.5份、防水剂5份、阻燃剂4份、改性高岭土17份、白水泥16份、水23份。
3.根据权利要求1或2所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述农业秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸杆、芦苇秸秆、棉花杆，按照重量比3:1:2:3:4:1组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述粘结剂为虫胶、阿拉伯胶、白乳胶和环氧胶，按照重量比2:2:1:3组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述金属氧化物为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钙和氧化钡，按照重量比2:1:1:2:1组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述防水剂为石蜡和松香按照重量比2:1组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种农业秸秆再生防火保温板材，其特征在于，所述阻燃添加剂为磷酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝，按照重量比1:3:1组成的混合物。
8.一种制备如权利要求1或2所述农业秸秆再生防火保温板材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在80-100℃下烘干至水分含量为10%-15%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为180-240℃下消毒1-2分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌8-14分钟，搅拌转速200-300 r/min，再将混合物铺入定型模具中，在100-150℃下，向其施加300-400N/cm2的压力5-10分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为200-300r/min下搅拌2-4min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌2-4分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，10-15min 后脱模，常温养护2-3h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
9.根据权利要求8所述的一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，其特征在于，所述步骤为：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将农业秸秆加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛，再加入清水清洗后，输送到烘干机中，在90℃下烘干至水分含量为13%，然后再将烘干后的混合物送入再送入高温消毒室在温度为210℃下消毒1.5分钟，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制备的混合物A、粘结剂、阻燃剂、防水剂加入高速搅拌机中，搅拌11分钟，搅拌转速250r/min，再将混合物铺入定型模具中，在125℃下，向其施加350N/cm2的压力7分钟，得到保温板内芯B；
步骤四，将金属氧化物、白水泥和改性高岭土放入搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌3min，使其充分混合均匀，然后加入水，搅拌3分钟，倒入装有步骤三制备的保温杯内芯B的模具中进行表层包覆，13min 后脱模，常温养护2.5h 即得发明的农业秸秆再生防火保温板材。
10.根据权利要求8所述的一种农业秸秆再生防火保温板材的制备方法，其特征在于，所述的改性高岭土的制备方法如下：将高岭土置于680-720℃下煅烧3-5h，冷却至常温后置于浓度为10-15％的盐酸溶液中，水浴加热至70-80℃，保温30-40min，过滤，用蒸馏水将滤渣洗涤至中性，烘干，960-1120℃下煅烧1-2h，冷却至常温，粉碎过筛即得。
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