CN109318340A - 一种环保阻燃秸秆板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃秸秆板材，是由下述原料制成：作物秸秆、竹炭纤维、糯米粉、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、硅藻土、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉、去离子水；本发明的秸秆板材具有较高的强度，阻燃性能好，各项性能均符合相应要求，绿色环保，零甲醛排放，抗氧化性能强，质量轻便，提高了作物秸秆的高附加值，在降低生产成本的同时减少秸秆焚烧和树木砍伐，市场应用前景非常广阔。

Description

一种环保阻燃秸秆板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种家具板材技术领域，尤其涉及一种环保阻燃秸秆板材及其制备方法。
背景技术
目前，国内家具板材的制造，大多采用板材下脚料、杂木、锯末等木材类的原料，但随着木材资源的匮乏和环境保护政策的出台，以木材为原料的板材成本价格越来越贵，因此寻找新型材料板材来替代木质板材已成为板材市场的首选。
作物秸秆作为农业生产中的副产品，不仅数量大，而且纤维素和木质素含量较高，从而成为替代木质板材的首选，在降低生产成本的同时减少秸秆焚烧和树木砍伐。现在国内虽然有一些企业和科研机构在利用作物秸秆生产板材方面做出不少尝试，但所生产的板材在强度、阻燃性、耐水性以及环保方面都存在缺陷，比如，目前在人造板加工过程中使用的胶粘剂气味重、甲醛含量超标，不仅污染环境，还会危害人体健康，并且胶合强度也达不到标准要求。
随着秸秆板材的大力推广使用，市场上对其各项性能要求也日益提高，作为非金属材料，秸秆板材的防火、耐热、防潮等性能是其致命的缺点，并且现有秸秆板材中添加了大量粘结剂，一旦遇到明火，很容易产生浓烟和有毒气体，阻碍人们逃生。
因此，发明一种阻燃性能高、环保无甲醛的家具用秸秆板材，原料廉价易得、生产工艺简单、高效、环保无污染，制成的家具板材无异味，无甲醛，耐火性好，对人体健康无危害，才能满足现代人们日益增长的环保健康需求。
发明内容
本发明克服了现有技术不足，提供了一种环保阻燃秸秆板材及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种环保阻燃秸秆板材，是由下述原料制成：
作物秸秆、竹炭纤维、糯米粉、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、硅藻土、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉、去离子水。
其中，所述作物秸秆为小麦秸秆、大麦秸秆、水稻秸杆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或任意组合。
一种环保阻燃秸秆板材制备方法，包括以下步骤：
(1)将作物秸秆用清水清洗干净，然后用烘干机在温度为90-120℃下烘干至含水量为10-20％，再用粉碎机粉碎成3-5mm的小段，得到秸秆粉碎料；
(2)将秸秆粉碎料用质量分数为2-3％的氢氧化钠溶液浸泡，在温度为40-50℃、超声波功率为300-400W的条件下浸泡50-60分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，沥干后用质量分数为40-50％的硫酸溶液浸泡，在温度为35-40℃下浸泡30-40分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干后得到秸秆纤维；
(3)将秸秆纤维、竹炭纤维、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨3-4小时，取出在微波功率为400-500W下干燥至含水量为50-60％，得到表层混合料；
(4)将秸秆纤维、糯米粉、硅藻土按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨3-4小时，取出在微波功率为400-500W下干燥至含水量为50-60％，得到芯层混合料；
(5)将上述表层混合料、芯层混合料分别送入铺装机中，用皂化油涂擦模具内表面，将表层混合料按奇数层原则铺入模具，芯层混合料按偶数层原则铺入模具，相邻板层之间纤维方向互相垂直，根据所需板材的厚度来确定板坯的层数；
(6)将步骤(5)中的板坯用远红外线加热器烘干至含水量为20-25％，再送入50-200吨的热压机中进行热压成型处理，根据所需板材的密度来调整工作压力，在温度为140-180℃的条件下压制到板坯密度和厚度达到所需要求；
(7)将步骤(6)中压制成型的板坯进行冷却、脱模、养护、裁边、打包入库，得到成品环保阻燃秸秆板材。
优选的，所述步骤(3)中表层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60-80、竹炭纤维15-20、铝酸酯偶联剂1-1.5、聚阴离子纤维素1-1.5、氢氧化镁阻燃剂8-10、微硅粉0.1-0.5。
优选的，所述步骤(4)中芯层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60-90、糯米粉20-30、硅藻土20-30。
优选的，所述步骤(5)中板坯的层数为至少3层及以上的奇数层。
优选的，所述步骤(6)中远红外线的波长范围为5-30微米。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明的秸秆板材具有较高的强度，阻燃性能好，各项性能均符合相应要求，绿色环保，零甲醛排放，抗氧化性能强，质量轻便，提高了作物秸秆的高附加值，在降低生产成本的同时减少秸秆焚烧和树木砍伐，市场应用前景非常广阔。
本发明的秸秆板材将秸秆纤维分别与不同原料混合组成表层混合料和芯层混合料，再将表层混合料按奇数层原则铺入模具，芯层混合料按偶数层原则铺入模具，相邻板层之间纤维方向互相垂直，根据所需板材的厚度来确定板坯的层数，使得秸秆板材的密度更高，胶合强度更高，从而显著提高板材的抗变形强度。
表层混合料中竹炭纤维的韧性及耐磨性强，有独特的回弹性，有较强的纵向和横向强度，且稳定均一，能够显著提高板材的抗弯强度。
氢氧化镁阻燃剂具有优良的阻燃效果，但容易导致材料的力学性能下降，用铝酸酯偶联剂对其改性，还能够提高板材的粘结强度。
聚阴离子纤维素具有良好的耐热稳定性和耐盐性，抗菌性强，粘结性好。
微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高表层混合料的流变性能，平均颗粒尺寸较小，具有很好的填充效应，能够提高板材的强度和耐久性。
芯层混合料中糯米粉和硅藻土的添加量较高，使得芯层混合料的粘度更高，在与表层混合料错开压制成板材后，粘结效果更加显著，提高了板材的耐久性。
本发明的秸秆板材无毒、无味、无甲醛，不仅稳定性高，更从源头上断绝了甲醛，成品板材强度高，防火性能优异，耐热性好，具有显著的防火阻燃能力，能够承受住较高的温度，安全隐患大大降低，且质量轻，方便运输及施工安装。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例：
一种环保阻燃秸秆板材，是由下述原料制成：
作物秸秆、竹炭纤维、糯米粉、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、硅藻土、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉、去离子水。
其中，所述作物秸秆为小麦秸秆、水稻秸杆以重量比为1:1的比例组合。
环保阻燃秸秆板材制备方法，包括以下步骤：
(1)将作物秸秆用清水清洗干净，然后用烘干机在温度为120℃下烘干至含水量为15％，再用粉碎机粉碎成3mm的小段，得到秸秆粉碎料；
(2)将秸秆粉碎料用质量分数为2％的氢氧化钠溶液浸泡，在温度为50℃、超声波功率为300W的条件下浸泡60分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，沥干后用质量分数为40％的硫酸溶液浸泡，在温度为35℃下浸泡30分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干后得到秸秆纤维；
(3)将秸秆纤维、竹炭纤维、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨4小时，取出在微波功率为400W下干燥至含水量为50％，得到表层混合料；
(4)将秸秆纤维、糯米粉、硅藻土按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨4小时，取出在微波功率为400W下干燥至含水量为50％，得到芯层混合料；
(5)将上述表层混合料、芯层混合料分别送入铺装机中，用皂化油涂擦模具内表面，将表层混合料按奇数层原则铺入模具，芯层混合料按偶数层原则铺入模具，相邻板层之间纤维方向互相垂直，根据所需板材的厚度来确定板坯的层数；
(6)将步骤(5)中的板坯用远红外线加热器烘干至含水量为20％，再送入200吨的热压机中进行热压成型处理，根据所需板材的密度来调整工作压力，在温度为180℃的条件下压制到板坯密度和厚度达到所需要求；
(7)将步骤(6)中压制成型的板坯进行冷却、脱模、养护、裁边、打包入库，得到成品环保阻燃秸秆板材。
其中，所述步骤(3)中表层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60、竹炭纤维15、铝酸酯偶联剂1、聚阴离子纤维素1、氢氧化镁阻燃剂8、微硅粉0.3。
其中，所述步骤(4)中芯层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60、糯米粉20、硅藻土20。
其中，所述步骤(5)中板坯的层数为7层。
其中，所述步骤(6)中远红外线的波长范围为15-20微米。
将本实施例制成的秸秆板材与市面上普通秸秆板材进行各项性能指标检测，两种板材的厚度均为20mm，得到的性能指标对比数据如下：
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于本技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上能够做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动均处于本发明的保护范围和公开范围之中。

Claims (7)

1.一种环保阻燃秸秆板材，其特征在于是由下述原料制成：
作物秸秆、竹炭纤维、糯米粉、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、硅藻土、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉、去离子水。
2.如权利要求1所述的一种环保阻燃秸秆板材，其特征在于，所述作物秸秆为小麦秸秆、大麦秸秆、水稻秸杆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或任意组合。
3.一种环保阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将作物秸秆清洗干净，然后用烘干机在温度为90-120℃下烘干至含水量为10-20％，再用粉碎机粉碎成3-5mm的小段，得到秸秆粉碎料；
(2)将秸秆粉碎料用质量分数为2-3％的氢氧化钠溶液浸泡，在温度为40-50℃、超声波功率为300-400W的条件下浸泡50-60分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，沥干后用质量分数为40-50％的硫酸溶液浸泡，在温度为35-40℃下浸泡30-40分钟，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，烘干后得到秸秆纤维；
(3)将秸秆纤维、竹炭纤维、铝酸酯偶联剂、聚阴离子纤维素、氢氧化镁阻燃剂、微硅粉按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨3-4小时，取出在微波功率为400-500W下干燥至含水量为50-60％，得到表层混合料；
(4)将秸秆纤维、糯米粉、硅藻土按重量比例混合，加入去离子水，送入盘磨机中盘磨3-4小时，取出在微波功率为400-500W下干燥至含水量为50-60％，得到芯层混合料；
(5)将上述表层混合料、芯层混合料分别送入铺装机中，用皂化油涂擦模具内表面，将表层混合料按奇数层原则铺入模具，芯层混合料按偶数层原则铺入模具，相邻板层之间纤维方向互相垂直，根据所需板材的厚度来确定板坯的层数；
(6)将步骤(5)中的板坯用远红外线加热器烘干至含水量为20-25％，再送入50-200吨的热压机中进行热压成型处理，根据所需板材的密度来调整工作压力，在温度为140-180℃的条件下压制到板坯密度和厚度达到所需要求；
(7)将步骤(6)中压制成型的板坯进行冷却、脱模、养护、裁边、打包入库，得到成品环保阻燃秸秆板材。
4.如权利要求3所述的一种环保阻燃秸秆板材制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中表层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60-80、竹炭纤维15-20、铝酸酯偶联剂1-1.5、聚阴离子纤维素1-1.5、氢氧化镁阻燃剂8-10、微硅粉0.1-0.5。
5.如权利要求3所述的一种环保阻燃秸秆板材制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中芯层混合料是由下述重量份的原料组成：秸秆纤维60-90、糯米粉20-30、硅藻土20-30。
6.如权利要求3所述的一种环保阻燃秸秆板材制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中板坯的层数为至少3层及以上的奇数层。
7.如权利要求3所述的一种环保阻燃秸秆板材制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中远红外线的波长范围为5-30微米。
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