CN109576309B - 生物基防火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种生物基防火材料的制备方法，包括：在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种包括糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌；将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；植物基材料包括玉米秸秆、麻絮、甘蔗皮、小麦壳、咖啡渣、琼脂、麸皮、玉米粉、面粉和土豆淀粉中的至少四种；动物基材料包括蟹壳粉、蛋壳粉和毛发中的至少一种；辅料包括食盐、石灰粉和石膏中的至少一种。采用上述技术方案制得的生物基防火材料具有较好的缓冲性能、抗撕裂性能和/或硬度，还具有更好的防火性能，能够在自然环境中完全降解，绿色无污染。

Description

生物基防火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物基防火材料技术领域，具体涉及一种生物基防火材料的制备方法。此外，本发明还涉及四种生物基防火材料。
背景技术
随着环保要求的日益提高，防火材料的绿色化已经成为防火技术发展的必然选择。生物基材料具有来源广、价格低廉、可循环和绿色环保等优点，采用生物基材料作为生产防火材料的原材料，符合绿色环保的要求，因而相关研究成为了研发热点。
由于生物基材料本身不具有阻燃性，因此采用生物基材料为原料制备防火材料时，通常需要额外添加卤系、氢氧化镁等阻燃剂或添加聚氨酯等阻燃成分，以提高防火材料的防火性能。这样制得的防火材料废弃后放在自然环境中降解，卤素、氢氧化镁、聚氨酯等合成的阻燃成分不易降解，仍然会对环境造成污染。
因此，如何研发一种不含有不易降解的阻燃成分并且防火性能好的生物基防火材料，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种新的生物基防火材料的制备方法，以制得防火性能更佳并且不含不易降解的阻燃成分的生物基防火材料。
第一方面，提供一种生物基防火材料的制备方法，包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、麻絮、甘蔗皮、小麦壳、咖啡渣、琼脂、麸皮、玉米粉、面粉和土豆淀粉中的至少四种；所述动物基材料包括蟹壳粉、蛋壳粉和毛发中的至少一种；所述辅料包括食盐、石灰粉和石膏中的至少一种。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤中，所述菌种的接种量为所述基质材料的重量的5％-10％。
结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，当菌种为所述糙皮侧耳时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料95份，动物基材料3份，辅料2份；
当菌种为所述白黄侧耳时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料93份，动物基材料5份，辅料2份；
当菌种为所述生绿链霉菌时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料96份，动物基材料2份，辅料2份。
结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养的步骤中，当菌种为糙皮侧耳时，培养的温度为20℃-25℃，湿度为55％-65％，氧气含量为21％～25％，培养时间为10-14天；
当菌种为白黄侧耳时，培养的温度为18℃-23℃，湿度为55％-60％，氧气含量为21％～25％，培养时间为14-21天；
当菌种为生绿链霉菌时，培养的温度为28℃-30℃，湿度为85％-90％，氧气含量为21％～25％，培养时间为7-14天。
结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，在经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤，包括：
在经过灭菌的基质材料中接种白黄侧耳，得到第一材料；
在经过灭菌的基质材料中接种糙皮侧耳，得到第二材料；
将接种后的基质材料装入成型模具的步骤包括：
将第一材料装填到成型模具中，作为材料底层；
将第二材料装填于材料底层之上，作为材料中间层；
将第一材料装填于材料中间层之上，作为材料顶层。
结合第一方面的第四种实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述材料底层、所述材料顶层的厚度分别占所述材料底层、所述材料中间层和所述材料顶层厚度之和的10％，和/或，所述静置培养的步骤中，培养的温度为20℃，湿度为60％，氧气含量为21％，培养时间为16天。
第二方面，提供一种生物基防火材料，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为糙皮侧耳；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、小麦壳、麻絮和面粉；所述动物基材料包括蟹壳粉；所述辅料包括食盐和石灰粉。
第三方面，提供一种生物基防火材料，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为白黄侧耳；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括甘蔗皮、小麦壳、琼脂、麻絮和面粉；所述动物基材料包括毛发；所述辅料包括食盐和石灰粉。
第四方面，提供一种生物基防火材料，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为生绿链霉菌；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、小麦壳、麻絮和面粉；所述动物基材料包括蛋壳粉；所述辅料包括石灰粉。
第五方面，提供一种生物基防火材料，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，在经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤包括：
在经过灭菌的基质材料中接种白黄侧耳，得到第一材料；
在经过灭菌的基质材料中接种糙皮侧耳，得到第二材料；
将接种后的基质材料装入成型模具的步骤包括：
将第一材料装填到成型模具中，作为材料底层；
将第二材料装填于材料底层之上，作为材料中间层；
将第一材料装填于材料中间层之上，作为材料顶层；
所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、甘蔗皮、小麦壳、琼脂、麻絮和面粉中的至少四种；所述动物基材料包括蟹壳粉和/或毛发；所述辅料包括食盐和石灰粉。
采用上述制备方法，以植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，以糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌为菌种，将接种了菌种的基质材料装填入成型模具中进行静置培养，菌种以基质材料为营养物质，生长繁殖。培养过程中，一方面，菌种吸收、分解基质材料，将基质材料分解为细丝，并且用菌丝体包覆基质材料，将基质材料粘结在一起，使最终制得的生物基防火材料具有较好的缓冲性能、抗撕裂性能和/或硬度；另一方面，生长出的菌丝体中合成热休克蛋白，提升了生物基防火材料的防火性能。并且，采用该方法制得的生物基防火材料不含不易降解的阻燃成分，能够在自然环境中完全降解，绿色无污染。
具体实施方式
为更清楚的对本发明技术方案予以阐述，下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步阐述。
发明人经过分析认为，常规的生物基防火材料制备方法中，有的为提高防火性能而需要额外添加卤系、氢氧化镁等阻燃剂或添加聚氨酯等阻燃成分，难以满足环保的要求；有的则需要添加植酸等价格高昂的试剂，成本过高，难以工业化生产；还有的方法制得的生物基防火材料力学性能不佳，必须经过改性才能提高防火材料的拉伸、抗撕裂等力学性能。
为此，发明人经过大量创造性劳动，在本申请的一个具体实施方式中，提供一种生物基防火材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌；
(b)将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
(c)将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，步骤(a)中，基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；植物基材料包括玉米秸秆、麻絮、甘蔗皮、小麦壳、咖啡渣、琼脂、麸皮、玉米粉、面粉和土豆淀粉中的至少四种；动物基材料包括蟹壳粉和毛发中的至少一种；辅料包括食盐、石灰粉和石膏中的至少一种。
采用上述制备方法，以植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，以糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌为菌种，将接种了菌种的基质材料装填入成型模具中进行静置培养，菌种以基质材料为营养物质，生长繁殖。培养过程中，一方面，菌种吸收、分解基质材料，将基质材料分解为细丝，并且用菌丝体包覆基质材料，将基质材料粘结在一起，使最终制得的生物基防火材料具有较好的缓冲性能、抗撕裂性能和/或硬度；另一方面，生长出的菌丝体中合成热休克蛋白，提升了生物基防火材料的防火性能。并且，采用该方法制得的生物基防火材料不含不易降解的阻燃成分，能够在自然环境中完全降解，绿色无污染。
更具体来说，当采用糙皮侧耳作为菌种时，由于采用植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，为糙皮侧耳生长繁殖提供全面的营养物质，包括纤维素、维生素、无机盐等。这有利于糙皮侧耳合成分泌热休克蛋白，同时有利于糙皮侧耳菌丝生长，使制得的生物基防火材料具有较好的防火性能，能够完全降解，同时缓冲性能更佳。
本申请首次采用白黄侧耳作为菌种来制备生物基防火材料，由于采用植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，为白黄侧耳生长繁殖提供全面的营养物质，包括纤维素、维生素、无机盐等。这有利于白黄侧耳合成分泌热休克蛋白，同时有利于白黄侧耳菌丝生长，使制得的生物基防火材料具有较好的防火性能，能够完全降解，同时抗撕裂性能更佳，并呈现皮革质感。
生绿链霉菌作为侧耳等生长时的杂菌，会对侧耳等菌种生长繁殖产生不利的影响。而本申请首次采用生绿链霉菌作为菌种来制备生物基防火材料，由于采用植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，为生绿链霉菌生长繁殖提供全面的营养物质，包括纤维素、维生素、无机盐等，有利于生绿链霉菌合成分泌热休克蛋白，同时有利于生绿链霉菌菌丝生长，使制得的生物基防火材料具有较好的防火性能，能够完全降解，同时硬度更佳。
此外，上述生物基防火材料的制备方法工艺简单，生产过程也不产生污染，降低了生产成本，还解决了农作物废料、食品废弃物的再利用问题，原料来源广泛。
进一步地，上述的步骤(a)中，基质材料在接种之前经过灭菌。灭菌可以采用多种方式，本申请对此不作限制。例如可以在100℃下高温蒸汽灭菌30分钟左右；又例如可以在150℃下烤箱加热灭菌15分钟左右；还例如可以采用微波炉加热灭菌。更具体地，可以在基质材料中添加同等重量的纯净水，充分搅拌混合后，再进行高温灭菌。灭菌后冷却，直至冷却至30℃以下再进行接种。
进一步地，上述的步骤(a)中，菌种的接种量为基质材料的重量的5％-10％。接种的步骤在无菌环境中进行，防止接种过程中杂菌污染。更具体地，糙皮侧耳可以采用购自中国普通微生物菌种保藏管理中心的编号为5.845的侧耳菌种。白黄侧耳可以采用购自中国普通微生物菌种保藏管理中心的编号为5.599的白黄侧耳菌种。生绿链霉菌可以采用购自中国普通微生物菌种保藏管理中心的编号为4.1850的生绿链霉菌菌种。
进一步地，上述的步骤(a)中，基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料95-96份；动物基材料2-3份；辅料2份。以植物基材料为主要的营养物质，以动物基材料提供无机盐和维生素，以食盐、石灰粉或石膏等含钙材料调节基质材料至合适的pH值，三者构成基质材料，协同为菌种生长繁殖提供全面的营养物质，促进菌丝生长并分泌热休克蛋白。
进一步地，上述的步骤(b)中，成型模具可以依据产品造型来具体设计，可选用聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)等材料来制备成型模具。成型模具的种类可以包括建筑板材模具、包装壳体模具、交通工具防护壳模具等。成型模具表面开有通气孔，用以为成型模具中的菌种提供合适的氧气和湿度。成型模具在使用之前需先进行杀菌消毒，例如，使用碱水清洗并用紫外光照射24小时，进行消毒处理。
进一步地，上述的步骤(b)中，将接种后的基质材料装填入成型模具，并压实，静置避光培养。更具体地，可以将成型模具放置进培养室，例如科学实验手套箱，控制培养的温度、适度以及含氧量。使用前，需先将培养室杀菌消毒，例如，使用碱水清洗并用紫外光照射24小时，进行消毒处理。
当采用糙皮侧耳为菌种时，作为优选的，步骤(a)中，基质材料中，植物基材料可以包括玉米秸秆40份、小麦壳40份、面粉10份、麻絮5份；动物基材料可以包括蟹壳粉3份；辅料可以包括食盐1份、石灰粉1份。步骤(b)中，培养的温度为20℃-25℃，湿度为55％-65％，氧气含量为21％～25％，培养时间为10-14天。
当采用白黄侧耳为菌种时，作为优选的，步骤(a)中，基质材料中，植物基材料可以包括甘蔗皮20份、小麦壳60份、琼脂5份、麻絮5份、面粉3份；动物基材料可以包括毛发5份；辅料可以包括食盐1份、石灰粉1份。步骤(b)中，培养的温度为18℃-23℃，湿度为55％-60％，氧气含量为21％～25％，培养时间为14-21天。其中，毛发可以包括头发、胡须、体毛等。
当采用生绿链霉菌为菌种时，作为优选的，步骤(a)中，基质材料中，植物基材料可以包括玉米秸秆40份、小麦壳40份、面粉10份、麻絮6份；动物基材料可以包括蛋壳粉2份；辅料可以包括石灰粉2份。步骤(b)中，培养的温度为28℃-30℃，湿度为85％-90％，氧气含量为21％～25％，培养时间为7-14天。
进一步地，上述的步骤(c)中，干燥脱水可以采用烤箱烘干，也可以采用自然干燥等其他干燥方式，本申请对比不做限制。例如，可以采用烤箱在125℃烘烤0.5-1小时,杀死菌种使之停止生长，并且烘干产品水分。在脱水干燥后，打开成型模具，取出生物基防火材料。
再进一步地，还可以对生物基防火材料进行后处理步骤。具体地，后处理步骤可以包括将生物基防火材料进行机加工，表面喷涂防水漆，标志压印。在生物基防火材料表面喷涂防水漆，能够适当地延长生物基防火材料的分解时间，使生物基防火材料更适合用于建筑用防火材料。
在另一种具体实施方式中，提供一种生物基防火材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)在经过灭菌的基质材料中接种菌种；
具体包括：(a1)在经过灭菌的基质材料中接种白黄侧耳，得到第一材料；
(a2)在经过灭菌的基质材料中接种糙皮侧耳，得到第二材料；
(b)将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
具体包括：(b1)将第一材料装填到成型模具中，作为材料底层；
(b2)将第二材料装填于材料底层之上，作为材料中间层；
(b3)将第一材料装填于材料中间层之上，作为材料顶层；
(c)将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，步骤(a)中，基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；植物基材料包括玉米秸秆、甘蔗皮、小麦壳、琼脂、麻絮和面粉中的至少四种；动物基材料包括蟹壳粉；辅料包括食盐和石灰粉。接种糙皮侧耳的基质材料和接种白黄侧耳的基质材料，二者的成分配比可以相同，也可以不同。在糙皮侧耳、白黄侧耳采用各自优选的基质材料配比的情况下，所制得的复合的生物基防火材料的力学性能整体更佳。
较优地，步骤(a1)中，基质材料包括玉米秸秆40份、小麦壳40份、麻絮5份、面粉10份、蟹壳粉3份、食盐1份和石灰粉1份。
步骤(a2)中，甘蔗皮20份、小麦壳60份、琼脂5份、麻絮5份、面粉3份、毛发5份、食盐1份和石灰粉1份。
进一步地，步骤(b)中，材料底层的厚度为材料底层、材料中间层和材料顶层的厚度之和的10％。
进一步地，步骤(b)中，培养的温度为20℃，湿度60％，氧气含量21％，培养时间为16天。
通过上述方法制备，由于采用植物基材料、动物基材料以及辅料的混合物为基质材料，为糙皮侧耳和白黄侧耳生长繁殖提供全面的营养物质，包括纤维素、维生素、无机盐等。这有利于糙皮侧耳和白黄侧耳合成分泌热休克蛋白，同时有利于糙皮侧耳和白黄侧耳菌丝生长。白黄侧耳所生成的菌丝体致密，菌丝之间缠绕更加紧密，使制得的生物基防火材料两面具有更好的拉伸性能和抗撕裂性能，并呈现皮革质感；糙皮侧耳所生成的菌丝体与白黄侧耳的菌丝体相比相对较疏松，糙皮侧耳菌丝之间构成相对疏松的空间结构，使制得的生物基防火材料具有更好的抗缓冲性能；同时，表面层与中间层之间通过糙皮侧耳菌丝体和白黄侧耳菌丝体之间相互缠绕，形成牢固的交织结构，无需使用化学粘结剂即可使表面层和中间层结合在一起。通过两种菌种菌丝体的协同作用，同时通过基质材料协同为菌丝体提供全面的营养物质，使制得复合的生物基防火材料具有较好的防火性能，能够完全降解，同时具有较好的缓冲性能、拉伸性能和抗撕裂性能。
下面通过实施例进一步说明上述具体实施方式，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。其他未做特别说明的试剂、原料和仪器设备均可通过商业途径直接购得。
实施例1
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份玉米秸秆碎末、40份小麦壳、10份面粉、5份麻絮、3份蟹壳粉、1份食盐、1份石灰粉。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量5％的糙皮侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.845)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为20℃，湿度55％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养14天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料1。
实施例2
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份玉米秸秆碎末、40份甘蔗皮、5份麸皮、5份咖啡渣、5份玉米粉、3份毛发、2份食盐。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量10％的糙皮侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.845)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为25℃，湿度65％，氧气含量25％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养10天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料2。
实施例3
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：20份甘蔗皮碎末、60份小麦壳、5份琼脂、3份面粉、5份麻絮、5份毛发、1份食盐、1份石灰粉。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量5％的白黄侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.599)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为20℃，湿度60％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养21天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料3。
实施例4
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：20份甘蔗皮碎末、60份小麦壳、5份琼脂、5份咖啡渣、5份土豆淀粉、3份毛发、1份石膏。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量10％的白黄侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.599)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为23℃，湿度55％，氧气含量25％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养14天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料4。
实施例5
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份玉米秸秆碎末、40份小麦壳、10份面粉、6份麻絮、2份蛋壳粉、2份石灰粉。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量5％的生绿链霉菌菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号4.1850)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为28℃，湿度90％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养14天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料5。
实施例6
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份甘蔗皮碎末、40份小麦壳、5份咖啡渣、5份麸皮、5份土豆淀粉、2份蛋壳粉、1份食盐。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量10％的生绿链霉菌菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号4.1850)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为30℃，湿度85％，氧气含量25％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养7天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料6。
实施例7
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料一包括以下重量份数的原料：40份玉米秸秆碎末、40份小麦壳、10份面粉、5份麻絮、3份蟹壳粉、1份食盐、1份石灰粉。将基质材料一以及与基质材料一同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
基质材料二包括以下重量份数的原料：40份甘蔗皮碎末、40份小麦壳、5份琼脂、3份面粉、5份麻絮、3份毛发、1份食盐、1份石灰粉。将基质材料二以及与基质材料二同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料一的重量的5％的糙皮侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.845)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合，得到第一材料。
将基质材料二的重量的5％的白黄侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.599)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合，得到第二材料。
(4)将第一材料装填到成型模具中，并压实，作为材料底层；将第二材料装填于材料底层之上，并压实，作为材料中间层；将第一材料装填于材料中间层之上，并压实，作为材料顶层；其中，作为材料底层和作为材料顶层的第一材料的装填厚度分别为总厚度的10％，作为中间材料层的第二材料的装填厚度分别为总厚度的80％。
(5)调节科学实验手套箱内的温度为20℃，湿度60％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养16天。
(6)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得生物基防火材料7。
实施例8
将实施例1-7中干燥脱水后的中间产品(即未经过表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序)同时置于外界自然环境中，在4个月内均完全降解。
比较例1
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份玉米秸秆碎末、40份小麦壳、10份面粉、5份麻絮、1份食盐、1份石灰粉。将基质材料以及与基质材料同等重量份数的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量5％的糙皮侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.845)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为20℃，湿度55％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养14天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得对比防火材料1。
比较例2
(1)选用科学实验手套箱作为无菌培养室，将科学实验手套箱和成型模具进行消毒处理，其表面均需用碱水清洗，再用紫外光灯照射24小时。
(2)基质材料包括以下重量份数的原料：40份木屑、40份棉絮、20份稻壳、玉米粉20份。将基质材料以及基质材料重量份数的1.2倍的纯净水放置于搅拌机中搅拌混合1分钟后，取出并置入高温蒸汽灭菌锅中，在100℃下蒸煮25分钟，再置入科学实验手套箱内冷却，直至冷却至30℃以下。
(3)将基质材料的重量5％的糙皮侧耳菌种(中国普通微生物菌种保藏管理中心编号5.845)置入科学实验手套箱内，并与冷却后的基质材料搅拌混合。混合均匀后填充至成型模具中，并压实；调节科学实验手套箱内的温度为21℃，湿度65％，氧气含量21％后，对科学实验手套箱外表面进行遮光处理，静置培养14天。
(4)打开科学实验手套箱，将成型模具分离，取出成型产品，置入烤箱中烘烤进行干燥脱水，干燥温度125℃，干燥时间1小时。干燥脱水后经表面喷涂防水漆、标志压印的后处理工序后，获得对比防火材料2。
效果实施例1
检测实施例1-7、比较例1-2所制得的生物基防火材料，以及聚醚型聚氨酯泡沫的性能。防火性能的检测参考ASTM E-84的测试标准。缓冲性能的检测依据GB/T 4857.2-2005中的静态压缩试验。抗撕裂性能的检测依据GB/T 10808-2006中的直角撕裂强度试验。拉伸强度的检测依据GB/T 1040-92的拉伸试验。硬度检测依据GB/T 21558-2008中的硬度测试试验。检测结果如表1所示。
在表1中，生物基防火材料1和2是在材料密度约为142Kg/m3时所测定的数据。生物基防火材料3和4是在材料密度约为108Kg/m3时所测定的数据。生物基防火材料5和6是在材料密度约为185Kg/m3时所测定的数据。生物基防火材料7是在材料密度约为134Kg/m3时所测定的数据。
表1
Figure GDA0003051254130000101
Figure GDA0003051254130000111
通过各项检测可见，生物基防火材料1-7的FSI能够达到20，SDI能够达到50，满足高层建筑和楼道对FSI小于25的要求，属于A类防火产品；并且均优于比较例1和2制得的防火材料，大大优于聚醚型聚氨酯泡沫；这说明本申请实施例制得的生物基防火材料具有良好的防火性能。
生物基防火材料1-2的抗压强度优于比较例1和2制得的防火材料，这说明采用糙皮侧耳为菌种制得的生物基防火材料具有良好的缓冲性能。生物基防火材料3-4的撕裂强度远优于比较例1和2制得的防火材料，这说明采用白黄侧耳制得的生物基防火材料具有良好的抗撕裂性能。生物基防火材料5-6的硬度远高于比较例1和2制得的防火材料，这说明采用生绿链霉菌制得的生物基防火材料具有更高的硬度。生物基防火材料7的抗压强度稍优于比较例1和2制得的防火材料，撕裂强度优于比较例1和2制得的防火材料，与聚醚型聚氨酯泡沫相当，拉伸强度优于比较例1和2制得的防火材料，这说明采用糙皮侧耳和白黄侧耳为菌种制得的复合的生物基防火材料同时兼具良好的缓冲性能和抗撕裂性能。

Claims (10)

1.一种生物基防火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为糙皮侧耳、白黄侧耳或生绿链霉菌；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、麻絮、甘蔗皮、小麦壳、咖啡渣、琼脂、麸皮、玉米粉、面粉和土豆淀粉中的至少四种；所述动物基材料包括蟹壳粉、蛋壳粉和毛发中的至少一种；所述辅料包括食盐、石灰粉和石膏中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的生物基防火材料的制备方法，其特征在于，在经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤中，所述菌种的接种量为所述基质材料的重量的5％-10％。
3.根据权利要求1所述的生物基防火材料的制备方法，其特征在于，当菌种为所述糙皮侧耳时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料95份，动物基材料3份，辅料2份；
当菌种为所述白黄侧耳时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料93份，动物基材料5份，辅料2份；
当菌种为所述生绿链霉菌时，所述基质材料包括以下重量份数的原料：植物基材料96份，动物基材料2份，辅料2份。
4.根据权利要求1所述的生物基防火材料的制备方法，其特征在于，所述将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养的步骤中，当菌种为糙皮侧耳时，培养的温度为20℃-25℃，湿度为55％-65％，氧气含量为21％～25％，培养时间为10-14天；
当菌种为白黄侧耳时，培养的温度为18℃-23℃，湿度为55％-60％，氧气含量为21％～25％，培养时间为14-21天；
当菌种为生绿链霉菌时，培养的温度为28℃-30℃，湿度为85％-90％，氧气含量为21％～25％，培养时间为7-14天。
5.根据权利要求1所述的生物基防火材料的制备方法，其特征在于，在经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤，包括：
在经过灭菌的基质材料中接种白黄侧耳，得到第一材料；
在经过灭菌的基质材料中接种糙皮侧耳，得到第二材料；
将接种后的基质材料装入成型模具的步骤包括：
将第一材料装填到成型模具中，作为材料底层；
将第二材料装填于材料底层之上，作为材料中间层；
将第一材料装填于材料中间层之上，作为材料顶层。
6.根据权利要求5所述的生物基防火材料的制备方法，其特征在于，所述材料底层、所述材料顶层的厚度分别占所述材料底层、所述材料中间层和所述材料顶层厚度之和的10％，和/或，所述静置培养的步骤中，培养的温度为20℃，湿度为60％，氧气含量为21％，培养时间为16天。
7.一种生物基防火材料，其特征在于，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为糙皮侧耳；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、小麦壳、麻絮和面粉；所述动物基材料包括蟹壳粉；所述辅料包括食盐和石灰粉。
8.一种生物基防火材料，其特征在于，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为白黄侧耳；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括甘蔗皮、小麦壳、琼脂、麻絮和面粉；所述动物基材料包括毛发；所述辅料包括食盐和石灰粉。
9.一种生物基防火材料，其特征在于，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种，所述菌种为生绿链霉菌；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、小麦壳、麻絮和面粉；所述动物基材料包括蛋壳粉；所述辅料包括石灰粉。
10.一种生物基防火材料，其特征在于，该生物基防火材料的制备方法包括以下步骤：
在经过灭菌的基质材料中接种菌种；
将接种后的基质材料装填入成型模具，静置培养；
将静置培养得到的产品干燥脱水，得到生物基防火材料；
其中，在经过灭菌的基质材料中接种菌种的步骤包括：
在经过灭菌的基质材料中接种白黄侧耳，得到第一材料；
在经过灭菌的基质材料中接种糙皮侧耳，得到第二材料；
将接种后的基质材料装入成型模具的步骤包括：
将第一材料装填到成型模具中，作为材料底层；
将第二材料装填于材料底层之上，作为材料中间层；
将第一材料装填于材料中间层之上，作为材料顶层；
所述基质材料包括植物基材料、动物基材料以及辅料；所述植物基材料包括玉米秸秆、甘蔗皮、小麦壳、琼脂、麻絮和面粉中的至少四种；所述动物基材料包括蟹壳粉和/或毛发；所述辅料包括食盐和石灰粉。
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