CN109608153A - 一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法，属于材料领域。该复合材料质量份组成如下：轻烧镁粉54.9～56.9份、七水硫酸镁19.7～21.7份、水18.5～20.5份、复合改性剂1.5份、秸秆纤维2.5～4.5份、物理发泡剂9.3～12.3份。通过本发明的方法制备出的硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，具有节约资源和能源、保护环境、减少空气环境污染、轻质、保温隔热、强度适中、韧性好、耐水性好、粘合性强的优点。

Description

一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料技术领域，具体涉及一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法。
背景技术
以三聚氰胺、酚醛树脂等作为粘合剂制备复合材料所制成的板材，易释放出甲醛等有害物质，对人体危害较大，且该类粘合剂属易燃物质，易带来消防隐患。利用普通硅酸盐水泥和秸秆制备复合材料，由于秸秆表面光滑的蜡状层不易与水泥结合，同时秸秆中析出的糖类物质会对普通硅酸盐水泥造成缓凝作用，影响复合材料强度。利用硫氧镁水泥和秸秆制备复合材料，与氯氧镁水泥相比，硫氧镁水泥具有抗高温性能好、无返卤泛霜、对钢筋的腐蚀较小等优点。
我国废弃农作物秸秆资源十分丰富，但利用率较低。当前闲置秸秆往往采用就地燃烧的方法进行处理，不仅造成了严重的资源流失，且秸秆燃烧产生的颗粒物和废气也会严重污染环境。因此研究如何合理利用秸秆废弃物资源，具有很好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明提供一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法，具有节约资源和能源、保护环境、减少空气环境污染、轻质、保温隔热、强度适中、韧性好、耐水性好、粘合性强的优点。
本发明的技术方案如下。
一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其质量份组成如下：轻烧镁粉54.9～56.9份、七水硫酸镁19.7～21.7份、水18.5～20.5份、复合改性剂1.5份、秸秆纤维2.5～4.5份、物理发泡剂9.3～12.3份。
其中，所述轻烧镁粉的氧化镁含量为96%，活性60%。
其中，所述复合改性剂的具体组成为： 柠檬酸0.25份、水玻璃0.5份、聚乙二醇0.5份、碳酸锆铵0.2份、六偏磷酸钠0.02份、碳酸锂0.02份、十八碳烯酸钾0.01份。上述份数是经过大量实验得出的，柠檬酸可以改善材料的力学性能和耐水性能，若柠檬酸含量过高或过低，材料强度均会呈下降趋势；水玻璃可以改善水泥的力学性能，聚乙二醇可以改善水泥的耐水性能，水玻璃和聚乙二醇均能够提升材料的软化系数，有效改善材料耐水性差的问题，但单独加入水玻璃或聚乙二醇，材料的耐水性能相比两者按比例加入的存在一定差距；碳酸锆铵的加入能够改善复合材料与秸秆纤维的粘合性，实验中发下，若碳酸锆铵加入量偏低，则达不到所需的粘合性，加入量偏高时，粘合性也没有得到显著改善；若六偏磷酸钠高于或低于此份数，材料的粘合性和耐水性会呈下降趋势；六偏磷酸钠的加入不但能提高材料的稳定性和抗压强度，与其他组分协同，还能够提高材料的粘合性和耐水性，若六偏磷酸钠高于此份数，对材料的稳定性反而有负面作用，若高于此分数，材料的抗压强度虽然提高，但是材料的粘合性和耐水性会呈下降趋势；碳酸锂可以改善材料早期强度，若碳酸锂低于此份数，材料的早期强度会有所下降；十八碳烯酸钾起到催化反应作用，若十八碳烯酸钾低于此份数，各组分间的化学反应不完全，会对性能有所降低，若高于此份数，化学反应效果无明显改善。上述复合改性剂按一定比例掺入材料中，可以明显提升复合材料的力学性能、耐水性能及粘合性能，改姓效果达到最佳。
其中，所述秸秆纤维，为晒干后的玉米秸秆，秸秆经破碎、孔径为2.36mm筛子筛分而成，秸秆破碎后其长度为20mm～30mm，堆积密度为59kg/m3。若秸秆长度短于20mm，复合材料的抗折强度不能明显增强；若秸秆长度长于30mm，复合材料的抗压强度下降明显，达不到应用要求。
其中，所述物理发泡剂为十二烷基硫酸钠。
一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其制备方法，包括以下步骤。
（1）称取七水硫酸镁和水，配制硫酸镁溶液，然后加入复合改性剂，搅拌成溶液A。
（2）称取轻烧镁粉，然后将溶液A倒入轻烧镁粉中，搅拌均匀；再掺入秸秆纤维，继续搅拌均匀，制成拌合物。
（3）在拌合物中掺入物理发泡剂所发出的泡沫，搅拌均匀，浇筑于模具中。
（4）置于20℃±2℃的恒温养护室，养护成型(24±2) h后脱模，得到成品。
本发明的有益效果在于。
（1）选用的硫氧镁水泥具有较高的力学强度，同时水泥本身的表观密度小，适用于制备轻质板材。
（2）掺入20mm～30mm秸秆纤维既降低了复合材料的表观密度，又提高了复合材料的韧性。
（3）选取硫氧镁水泥作为胶凝材料，其与秸秆纤维的界面结合效果良好，从而增强了复合材料的力学性能。
（4）使用发泡剂进行物理发泡，发泡效果均匀，且发泡后的材料容重低，具有良好的保温隔热性能。
（5）本发明制备的硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料及其制备方法，具有节约资源和能源、保护环境、减少空气环境污染、轻质、保温隔热、强度适中、韧性好、耐水性好、粘合性强的优点。
具体实施方式
实施例1。
本实施例给出一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其制备工艺为。
（1）按质量比对原料进行混合，轻烧镁粉54.9份，七水硫酸镁19.7份，水18.5份，复合改性剂1.5份，20mm～30mm秸秆纤维2.5份，制成拌合物。
（2）在拌合物中掺入9.3份物理发泡剂所发出的泡沫，充分搅拌，使其均匀发泡。
（3）待拌合物搅拌均匀后，将其浇筑入模。
（4）恒温养护成型后脱模，得成品。
按照上述工艺制备的轻质复合材料的技术指标为：表观密度为652.1kg/m3，抗折强度为1.6MPa，抗压强度为2.8MPa，导热系数为0.1035W/(m·K)，软化系数为0.67。
实施例2。
本实施例给出一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其制备工艺为。
（1）按质量比对原料进行混合，轻烧镁粉55.9份，七水硫酸镁20.7份，水19.5份，复合改性剂1.5份，20mm～30mm秸秆纤维3.5份。制成拌合物。
（2）在拌合物中掺入10.3份物理发泡剂所发出的泡沫，充分搅拌，使其均匀发泡。
（3）待拌合物搅拌均匀后，将其浇筑入模.
（4）恒温养护成型后脱模，得成品。
按照上述工艺制备的轻质复合材料的技术指标为：表观密度为479.2kg/m3，抗折强度为0.9MPa，抗压强度为1.8MPa，导热系数为0.0913W/(m·K)，软化系数为0.78。
实施例3。
本实施例给出一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其制备工艺为。
（1）按质量比对原料进行混合，轻烧镁粉56.9份，七水硫酸镁21.7份，水20.5份，复合改性剂1.5份，20mm～30mm秸秆纤维4.5份。制成拌合物。
（2）在拌合物中掺入11.3份物理发泡剂所发出的泡沫，充分搅拌，使其均匀发泡。
（3）待拌合物搅拌均匀后，将其浇筑入模。
（4）恒温养护成型后脱模，得成品。
按照上述工艺制备的轻质复合材料的技术指标为：表观密度为390.1kg/m3，抗折强度为0.5MPa，抗压强度为0.7MPa，导热系数为0.0826W/(m·K)，软化系数为0.71。

Claims (6)

1.一种硫氧镁水泥基秸秆轻质复合材料，其质量份组成如下：轻烧镁粉54.9～56.9份、七水硫酸镁19.7～21.7份、水18.5～20.5份、复合改性剂1.5份、秸秆纤维2.5～4.5份、物理发泡剂9.3～12.3份。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述轻烧镁粉的氧化镁含量为96%，活性60%。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合改性剂的具体组成为： 柠檬酸0.25份、水玻璃0.5份、聚乙二醇0.5份、碳酸锆铵0.2份、六偏磷酸钠0.02份、碳酸锂0.02份、十八碳烯酸钾0.01份。
4.根据权利要求1所述的秸秆纤维，为晒干后的玉米秸秆，秸秆经破碎、孔径为2.36mm筛子筛分而成，秸秆破碎后其长度为20mm～30mm，堆积密度为59kg/m3。
5.根据权利要求1所述的物理发泡剂，为十二烷基硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取七水硫酸镁和水，配制硫酸镁溶液，然后加入复合改性剂，搅拌成溶液A；
（2）称取轻烧镁粉，然后将溶液A倒入轻烧镁粉中，搅拌均匀；再掺入秸秆纤维，继续搅拌均匀，制成拌合物；
（3）在拌合物中掺入物理发泡剂所发出的泡沫，搅拌均匀，浇筑于模具中；
（4）置于20℃±2℃的恒温养护室，养护成型(24±2) h后脱模，得到成品。
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