CN107915431A - 一种高强度的秸秆砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度的秸秆砖及其制备方法，涉及秸秆建筑材料技术领域，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆60‑80份、水泥20‑30份、改性脲醛树脂7‑15份、石粉7‑15份、陶粒2‑5份、氯化铵0.05‑0.5份、聚苯硫醚粉0.5‑2份，其制备方法是将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。本发明采用隔热保温的秸秆为基材，经水泥和改性脲醛树脂粘结后，制得的砖体密实度高，具有很好的强度和耐水性，以及保温、抗震、隔音、抗开裂等性能，可替代红砖用于建筑材料，从而降低建筑能耗。

Description

一种高强度的秸秆砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及秸秆建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强度的秸秆砖及其制备方法。
背景技术
我国建筑总能耗(包括建材生产和建筑能耗)巨大，约占全国能耗的30％，其中建材生产能耗约占全国总能耗的12％以上，为此推进墙体材料革新和推广节能建筑是节约能源的有效措施。我国作为农业大国，秸秆资源丰富，利用秸秆加工的建材产品具有广阔的应用空间，一方面可解决大量秸秆焚烧造成环境污染问题；另一方面给农作物秸秆找到了新的出路，能够变废为宝，为农民创收新增渠道。并且该类产品的生产成本较低，产品性能优越等优点，必将导致该类产品有较强的市场竞争力。
由于秸秆的形状复杂无规律，秸秆间的空隙很大，且秸秆表面含有不利于胶合的物质，难以得到满意的胶合强度。植物纤维水泥基材料在当今建筑行业并未得到广泛应用，就在于天然植物纤维与水泥基体之间的界面粘结很差，植物纤维与水泥基体之间的界面层松散或留有间隙，从而导致材料的综合力学强度较低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度的秸秆砖及其制备方法，制备的砖体密实度高，具有很好的强度和耐水性，以及保温、抗震、隔音、抗开裂等优异性能。
本发明提出的一种高强度的秸秆砖及其制备方法，其技术方案如下：
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆60-80份、水泥20-30份、改性脲醛树脂7-15份、石粉7-15份、陶粒2-5份、氯化铵0.05-0.5份、聚苯硫醚粉0.5-2份。
优选地，所述改性秸秆的制备方法如下：将农作物秸秆晾干、碾压、加入到碱液中静置浸泡5-8h，捞出，洗涤至中性，烘干，切割成2-6mm的秸秆段，将切割后的秸秆段加入到蒸汽爆破罐中，通入水蒸气至罐内，保压，进行汽爆处理，泄压喷放，得改性秸秆。
优选地，所述蒸汽爆破罐中的压力为1.5-2.0MPa，保压4-8min。
优选地，所述改性脲醛树脂的制备方法如下：将甲醛溶液加入到反应器中，调节pH至8.0-9.0，升温至80-90℃，加入第一批尿素，混合均匀，保温反应30-40min，反应结束，降温至70-80℃，调节pH至5-5.5，保温20-30min，再调节pH至7-8，加入第二批尿素，混合均匀，保温反应20-30min，降温至30-40℃，调节pH至4.5-5，加入2,2-双二羟甲基苯胺，保温反应30-40min，反应结束后，调节pH至7.0-8.0，得到改性脲醛树脂。
优选地，所述甲醛和尿素的质量比为1：1-3，所述第一批尿素和第二批尿素的质量比为1-3：1。
优选地，所述2,2-双二羟甲基苯胺的加入量为反应体系质量的2-5％。
一种高强度的秸秆砖的制备方法，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明中将农作物秸秆碾压后放入碱液中浸泡处理，能够改善秸秆表面润湿性，再经高温高压的蒸汽进行爆破处理后，秸秆降解产生各种低聚糖、糠醛、酚等天然黏性物质，利于秸秆纤维之间相互粘结在一起，提高其粘结性能，且改性后的秸秆韧性提高；在脲醛树脂制备过程中加入多羟基有机化合物2,2-双二羟甲基苯胺进行改性，2,2-双二羟甲基苯胺和甲醛反应，改善脲醛树脂的结构，降低脲醛树脂中亲水基团游离羟甲基的含量，提高耐水性，并且提高其与秸秆之间的粘结性能；改性后的脲醛树脂和改性秸秆之间有很好的胶合强度，与水泥进行复合时，改性脲醛树脂的有机成分能够与水泥水产产物相互扩散，从而改善秸秆纤维之间、秸秆纤维与水泥之间的界面粘合性能，压制后得到的砖体内部结构紧密，密实度增加，强度和耐水性都有很大程度的提高；石粉的添加减少了砖体硬化后的体积收缩，减少裂缝产生；采用孔隙率高、导热系数小的陶粒作为轻质隔热材料，能够在砖体内部形成多孔结构，降低砖体的导热系数，起到抗震保温隔热的作用；聚苯硫醚粉的加入一定程度上提高了材料的耐高温、阻燃性能；本发明采用隔热保温的秸秆为基材，经水泥和改性脲醛树脂粘结后，制得的砖体密实度高，具有很好的强度和耐水性，以及保温、抗震、隔音、抗开裂等性能，可替代红砖用于建筑材料，从而降低建筑能耗。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆80份、水泥30份、改性脲醛树脂10份、石粉10份、陶粒3、氯化铵0.1份、聚苯硫醚粉1份。
制备方法如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
实施例2
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆70份、水泥25份、改性脲醛树脂10份、石粉9份、陶粒3份、氯化铵0.2份、聚苯硫醚粉1份。
所述改性脲醛树脂的制备方法如下：将甲醛溶液加入到反应器中，调节pH至8.0，升温至80℃，加入第一批尿素，混合均匀，保温反应30min，反应结束，降温至70℃，调节pH至5，保温20min，再调节pH至7，加入第二批尿素，混合均匀，保温反应20min，降温至30℃，调节pH至4.5，加入2,2-双二羟甲基苯胺，保温反应30min，反应结束后，调节pH至7.0，得到改性脲醛树脂。其中，甲醛和尿素的质量比为1：1，第一批尿素和第二批尿素的质量比为1：1；2,2-双二羟甲基苯胺的加入量为反应体系质量的2％。
一种高强度的秸秆砖的制备方法，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
实施例3
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆75份、水泥26份、改性脲醛树脂12份、石粉8份、陶粒4份、氯化铵0.2份、聚苯硫醚粉0.5份。
其中，改性秸秆的制备方法如下：将农作物秸秆晾干、碾压、加入到碱液中静置浸泡5h，捞出，洗涤至中性，烘干，切割成4mm的秸秆段，将切割后的秸秆段加入到蒸汽爆破罐中，通入水蒸气至罐内至压力为1.5MPa，保压8min，进行汽爆处理，泄压喷放，得改性秸秆。
一种高强度的秸秆砖的制备方法，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
实施例4
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆60份、水泥20份、改性脲醛树脂15份、石粉7份、陶粒2份、氯化铵0.05份、聚苯硫醚粉1份。
其中，改性秸秆的制备方法如下：将农作物秸秆晾干、碾压、加入到碱液中静置浸泡6h，捞出，洗涤至中性，烘干，切割成2mm的秸秆段，将切割后的秸秆段加入到蒸汽爆破罐中，通入水蒸气至罐内至压力为2.0MPa，保压4min，进行汽爆处理，泄压喷放，得改性秸秆。
改性脲醛树脂的制备方法如下：将甲醛溶液加入到反应器中，调节pH至8.5，升温至85℃，加入第一批尿素，混合均匀，保温反应35min，反应结束，降温至75℃，调节pH至5.5，保温25min，再调节pH至7.5，加入第二批尿素，混合均匀，保温反应25min，降温至35℃，调节pH至5，加入2,2-双二羟甲基苯胺，保温反应35min，反应结束后，调节pH至7.5，得到改性脲醛树脂。其中，甲醛和尿素的质量比为1：2，第一批尿素和第二批尿素的质量比为3：1；2,2-双二羟甲基苯胺的加入量为反应体系质量的4％。
一种高强度的秸秆砖的制备方法，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
实施例5
一种高强度的秸秆砖，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆75份、水泥25份、改性脲醛树脂7份、石粉15份、陶粒5份、氯化铵0.5份、聚苯硫醚粉2份。
其中，改性秸秆的制备方法如下：将农作物秸秆晾干、碾压、加入到碱液中静置浸泡8h，捞出，洗涤至中性，烘干，切割成6mm的秸秆段，将切割后的秸秆段加入到蒸汽爆破罐中，通入水蒸气至罐内至压力为1.8MPa，保压5min，进行汽爆处理，泄压喷放，得改性秸秆。
改性脲醛树脂的制备方法如下：将甲醛溶液加入到反应器中，调节pH至9.0，升温至90℃，加入第一批尿素，混合均匀，保温反应40min，反应结束，降温至80℃，调节pH至5，保温30min，再调节pH至8，加入第二批尿素，混合均匀，保温反应30min，降温至40℃，调节pH至5，加入2,2-双二羟甲基苯胺，保温反应40min，反应结束后，调节pH至8.0，得到改性脲醛树脂。其中，甲醛和尿素的质量比为1：3，第一批尿素和第二批尿素的质量比为2：1；2,2-双二羟甲基苯胺的加入量为反应体系质量的5％。
一种高强度的秸秆砖的制备方法，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度的秸秆砖，其特征在于，包括以下重量份的原料制成：改性秸秆60-80份、水泥20-30份、改性脲醛树脂7-15份、石粉7-15份、陶粒2-5份、氯化铵0.05-0.5份、聚苯硫醚粉0.5-2份。
2.如权利要求1所述的高强度的秸秆砖，其特征在于，所述改性秸秆的制备方法如下：将农作物秸秆晾干、碾压、加入到碱液中静置浸泡5-8h，捞出，洗涤至中性，烘干，切割成2-6mm的秸秆段，将切割后的秸秆段加入到蒸汽爆破罐中，通入水蒸气至罐内，保压，进行汽爆处理，泄压喷放，得改性秸秆。
3.如权利要求2所述的高强度的秸秆砖，其特征在于，所述蒸汽爆破罐中的压力为1.5-2.0MPa，保压4-8min。
4.如权利要求1所述的高强度的秸秆砖，其特征在于，所述改性脲醛树脂的制备方法如下：将甲醛溶液加入到反应器中，调节pH至8.0-9.0，升温至80-90℃，加入第一批尿素，混合均匀，保温反应30-40min，反应结束，降温至70-80℃，调节pH至5-5.5，保温20-30min，再调节pH至7-8，加入第二批尿素，混合均匀，保温反应20-30min，降温至30-40℃，调节pH至4.5-5，加入2,2-双二羟甲基苯胺，保温反应30-40min，反应结束后，调节pH至7.0-8.0，得到改性脲醛树脂。
5.如权利要求4所述的高强度的秸秆砖，其特征在于，所述甲醛和尿素的质量比为1：1-3，所述第一批尿素和第二批尿素的质量比为1-3：1。
6.如权利要求4所述的高强度的秸秆砖，其特征在于，所述2,2-双二羟甲基苯胺的加入量为反应体系质量的2-5％。
7.一种如权利要求1-6任一所述的高强度的秸秆砖的制备方法，其特征在于，步骤如下：将改性秸秆、石粉、陶粒、聚苯硫醚粉和水泥混合，搅拌均匀，加适量水搅拌均匀，加入改性脲醛树脂，搅拌均匀，再加入氯化铵搅拌均匀，得混合料；将混合料铺装到模具中，压制成型，凝结养护，固化脱模，晾干，即得。
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