CN109704657A - 微生物制造保温板方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物制造保温板方法，包括如下步骤：（1）、将微生物菌液和微生物矿化沉积所需营养液加入到保温材料中，混合均匀；（2）、将外加剂加入到混合浆料中，拌合均匀；（3）、将混合料每隔10~30min分钟翻动一次，或放置在转动机器上连续翻转；（4）、待微生物矿化沉积1~5h后，将混合料压制成型或浇筑成型、烘干，即制得微生物保温板。本发明首次提出将微生物矿化沉积产生的既具有良好粘结能力，又含有微米孔的碳酸盐胶结材料与保温板相结合，同时利用微生物矿化沉积过程中，剩余的CO₂具有一定的发泡能力，又进一步降低了导热系数，从而解决无机保温材料强度与保温不兼容的现状。

Description

微生物制造保温板方法

技术领域

本发明涉及建筑节能保温技术领域，具体为一种微生物制造保温板方法。

背景技术

外墙外保温技术是起源于德国等欧洲国家的一种建筑节能技术。它主要是在建筑物的外墙外表面附加导热系数比较低的保温材料，增强整个建筑物保温隔热效果的工程做法。由于建筑物火灾的发生一般起源于建筑外保温材料，为此， 发达国家制定了相关规范来加强外墙外保温系统防火安全性。然而在我国，外保温材料大部分以有机保温材料为主，此类保温材料易燃，一旦发生火灾，蔓延速度快，燃烧期间还会释放大量的有毒气体会使逃生人员的窒息伤亡，造成巨大的财产和人员伤害。

我国现有外墙外保温材料主要分为三类：可燃类有机保温材料、不燃类无机保温材料、难燃类的有机无机复合保温材料。有机保温材料主要包括EPS板、XPS板；无机保温材料主要有岩棉、泡沫玻璃；有机无机复合材料主要是指胶粉聚苯颗粒保温浆料。对于EPS板（膨胀模塑聚苯板）、XPS板（挤塑聚苯板）均易燃烧、产生有毒气体，稳定性差；岩棉板、泡沫玻璃防火性虽好，但价格较高，性价比较低，存在自重大、粘结性能差、吸水性大、施工易形成矿物灰尘等缺点；而玻化微珠保温浆料和胶粉聚苯颗粒保温浆料防火性能好，但保温效果较差，胶粉聚苯颗粒保温浆料存在防火性能和施工性能差的缺点，玻化微珠保温砂浆防火性能优异，但无机保温材料在保温隔热性能方面存在着一定的技术瓶颈，这也限制了此项技术在北方寒冷地区及严寒地区的推广应用。

微生物是地球上最早的生物类型，在漫长的地质年代中，微生物矿化沉积作用对石灰岩等沉积岩类矿物的形成，有着重要作用。微生物沉积碳酸盐的现象在土壤、海水等全球各种环境中都非常普遍，其生产的碳酸盐岩石，占地球上碳酸盐沉积的比例最大。研究发现：微生物在矿化沉积碳酸盐的过程中，会将自身包裹在其中，对其灭活后会在碳酸盐固体颗粒中形成大量的1~10μm孔洞。

因此，本发明首次提出将微生物矿化沉积产生的既具有良好粘结能力、又含有微米孔的碳酸盐胶结材料与保温板制造相结合，同时利用微生物矿化沉积过程中，剩余的CO₂具有一定的发泡能力，又进一步降低了导热系数，从而解决无机保温材料强度与保温不兼容的现状。

发明内容

本发明目的是提供一种微生物制造保温板方法，以解决现存保温材料强度和保温不兼容的难题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种微生物制造保温板方法，包括如下步骤：

（1）、将微生物菌液和微生物矿化沉积所需营养液加入到保温材料中，混合均匀；

（2）、将外加剂加入到混合浆料中，拌合均匀；

（3）、将混合料每隔10~30min分钟翻动一次，或放置在转动机器上连续翻转；

（4）、待微生物矿化沉积1~5h后，将混合料压制成型或浇筑成型、烘干，即制得微生物保温板。

步骤（1）中，微生物是指具有矿化沉积功能的矿化菌，即单菌或混菌，以及为适应生产工艺和环境而通过微生物驯化得到的单菌或混菌。

单菌包括产脲酶菌、非产脲酶菌及在土壤、污水、污泥等微生物群落丰富的环境中筛选、提取的其他具有矿化沉积能力的单菌。其中，产脲酶菌包括巴氏芽孢杆菌、空气芽孢杆菌、球形芽孢杆菌等；非产脲酶菌包括科氏芽孢杆菌、假坚强芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黄色粘球菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌、绿脓杆菌、希瓦氏菌、大肠杆菌等具有矿化功能的菌。

步骤（1）中所述的微生物菌液的获得方式为：a）、对所需矿化菌对应的培养基进行121℃高压蒸汽灭菌10~50min，灭菌后培养基温度降至10~50℃；b）、将具有矿化能力的微生物利用培养基进行接种、培养；c）、菌体接种至培养基后，放置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min转速下恒温培养3~72h，即得微生物菌液。将微生物液体经离心后，去除上清液，用去离子水反复洗涤过滤，即得菌泥。

步骤（1）中按重量份计，微生物菌液30~70份，营养液40~60份，保温材料25~40份，外加剂3~10份。

步骤（1）中所述保温材料，包括：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石、气凝胶膨胀珍珠岩、气凝胶、玻化微珠、玻璃微珠、漂珠、陶粒、岩棉、玻璃棉、矿棉等无机类保温材料。

步骤（2）中所述外加剂是指用于增强保温板耐水性、强度、抗裂性、保温隔热性能、防火性能以及降低吸水率等各项性能指标的外加材料。

增强耐水性外加剂包括：耐水胶、环氧树脂、白乳胶、苯丙乳液、纯丙乳液、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅憎水剂等。

提高强度外加剂包括：水泥、粉煤灰、硅灰、可在分散性乳胶粉、硅藻土、碳酸钙、石膏、石灰、矿粉等。

提高抗裂性外加剂包括：聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、聚酯纤维、稻草、秸秆、稻壳等。

提高防火性能外加剂包括：有机阻燃剂和无机阻燃剂，其中，有机阻燃剂包括：溴系、磷氮系、氮系和红磷等，无机阻燃剂包括：三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

提高保温隔热性外加剂包括：发泡剂，玻璃微珠，气凝胶，聚苯颗粒，聚氨酯颗粒，以及通过破碎得到的聚苯板碎颗粒、挤塑板碎颗粒、聚氨酯碎颗粒、酚醛板碎颗粒、稻壳、碎秸秆等。

降低吸水率外加剂包括：有机硅类憎水剂、甲基硅酸钠、苯丙乳液、纯丙乳液、酚醛树脂以及其他具有憎水功能的胶粘剂。

水泥种类包括：普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、菱镁水泥、硫酸镁水泥、磷酸镁水泥、磷酸钾镁水泥、铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、膨胀水泥、白水泥等。

步骤（3）中进行混合料翻动目的是对好氧型微生物提供充足的氧气，以及增加水分的挥发率；对于一些能够捕捉空气中二氧化碳的矿化菌提供充足的二氧化碳。

步骤（4）中所述的矿化沉积时间，可根据所制造的保温板的性能进行调节，当某些性能不满足要求时，或外部环境（温度、湿度等）不具备微生物最佳矿化条件时，可适当提高矿化沉积时间，不仅限于1~5h。

步骤（5）所述压制成型保温板，是指根据性能要求，通过调节压缩比进行控制，保温板也可根据制造工艺的不同采用其他方式成型，比如浇筑成型、蒸养成型等，不仅限于压制成型。

本发明所述的微生物制造保温板方法，充分利用了微生物矿化沉积所具有的胶结能力和其自身灭活后的造孔能力，以及微生物在新陈代谢过程中的产气发泡能力，使得微生物保温板既具有良好的力学性能，又具有优越的保温性能，解决了现存保温材料强度和保温不兼容的难题。同时，微生物制造保温板方法具有绿色、环保、节能、节材的特点，避免了使用水泥等胶凝材料，减少了对矿石资源的消耗，间接地消除了生产水泥过程中带来的污染排放，减轻了环境压力，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

本发明设计合理，具有很好的实际应用与推广价值。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种微生物制造保温板方法，包括如下步骤：

步骤（1）：对所需矿化菌对应的培养基进行121℃高压蒸汽灭菌10~50min，灭菌后培养基温度降至10~50℃。将具有矿化能力的微生物利用培养基进行接种、培养。菌体接种至培养基后，放置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min转速下恒温培养3~72h，即得微生物液体（菌液）。将微生物液体经离心后，去除上清液，用去离子水反复洗涤过滤，即得菌泥。

步骤（2）：将步骤（1）中所制备的菌液与微生物矿化沉积所需营养液加入到保温材料中，混合均匀；

步骤（3）：将外加剂加入到混合浆料中，拌合均匀；

步骤（4）：将混合料每隔10~30min分钟翻动一次，或放置在转动机器上连续翻转；

步骤（5）待微生物矿化沉积1~5h后，将混合料压制成型、烘干，即制得微生物保温板。

实施例1

微生物液体50份，营养液50份，5~10目膨胀珍珠岩30份，外加剂2份，混合均匀后按照步骤（4）在25~30℃环境下矿化沉积2h后，压制成型、烘干。

实施例2

微生物液体70份，营养液40份，10~30目膨胀珍珠岩25份，外加剂5份，混合均匀后按照步骤（4）在25~30℃环境下矿化沉积3h后，浇筑成型、烘干。

实施例3

菌泥用去离子水稀释至OD600值为1.4，稀释后的菌泥（菌液）30份，营养液60份，10~30目膨胀珍珠岩20份，外加剂7份，混合均匀后照步骤（4）在25~30℃环境下矿化沉积4h后，压制成型、烘干。

实施例4

微生物液体60份，营养液50份，5~70目膨胀珍珠岩40份，外加剂10份，混合均匀后按照步骤（4）在25~30℃环境下矿化沉积3h后，压制成型、烘干。

试验结果如下：

可知，将微生物矿化沉积产生的既具有良好粘结能力，又含有微米孔的碳酸盐胶结材料与保温板相结合，不仅降低了导热系数，而且具有良好的抗压强度，满足实际应用要求。

应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本权利要求书的保护范围中。本发明列出的实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种微生物制造保温板方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、将微生物菌液和微生物矿化沉积所需营养液加入到保温材料中，混合均匀；

（2）、将外加剂加入到混合浆料中，拌合均匀；

（3）、将混合料每隔10~30min分钟翻动一次，或放置在转动机器上连续翻转；

（4）、待微生物矿化沉积1~5h后，将混合料压制成型或浇筑成型、烘干，即制得微生物保温板。

2.根据权利要求1所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：步骤（1）中，微生物是指具有矿化沉积功能的矿化菌，即单菌或混菌，以及为适应生产工艺和环境而通过微生物驯化得到的单菌或混菌。

3.根据权利要求2所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：单菌包括产脲酶菌、非产脲酶菌及在土壤、污水、污泥微生物群落丰富的环境中筛选、提取的具有矿化沉积能力的单菌。

4.根据权利要求3所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：产脲酶菌包括巴氏芽孢杆菌、空气芽孢杆菌、球形芽孢杆菌；非产脲酶菌包括科氏芽孢杆菌、假坚强芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黄色粘球菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌、绿脓杆菌、希瓦氏菌、大肠杆菌。

5.根据权利要求1所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：步骤（1）中所述的微生物菌液的获得方式为：a）、对所需矿化菌对应的培养基进行121℃高压蒸汽灭菌10~50min，灭菌后培养基温度降至10~50℃；b）、将具有矿化能力的微生物利用培养基进行接种、培养；c）、菌体接种至培养基后，放置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min转速下恒温培养3~72h，即得微生物菌液；

将微生物液体经离心后，去除上清液，用去离子水反复洗涤过滤，即得菌泥。

6.根据权利要求1所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：步骤（1）中所述保温材料，包括：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石、气凝胶膨胀珍珠岩、气凝胶、玻化微珠、玻璃微珠、漂珠、陶粒、岩棉、玻璃棉或者矿棉。

7.根据权利要求1所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：步骤（2）中所述的外加剂是指用于增强保温板耐水性、强度、抗裂性、保温隔热性能、防火性能或者降低吸水率的外加材料。

8.根据权利要求7所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：

增强耐水性外加剂包括：耐水胶、环氧树脂、白乳胶、苯丙乳液、纯丙乳液、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅憎水剂；

提高强度外加剂包括：水泥、粉煤灰、硅灰、可在分散性乳胶粉、硅藻土、碳酸钙、石膏、石灰、矿粉；

提高抗裂性外加剂包括：聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、聚酯纤维、稻草、秸秆、稻壳；

提高防火性能外加剂包括：有机阻燃剂和无机阻燃剂，其中，有机阻燃剂包括：溴系、磷氮系、氮系和红磷，无机阻燃剂包括：三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝；

提高保温隔热性外加剂包括：发泡剂，玻璃微珠，气凝胶，聚苯颗粒，聚氨酯颗粒，以及通过破碎得到的聚苯板碎颗粒、挤塑板碎颗粒、聚氨酯碎颗粒、酚醛板碎颗粒、稻壳、碎秸秆；

降低吸水率外加剂包括：有机硅类憎水剂、甲基硅酸钠、苯丙乳液、纯丙乳液、酚醛树脂。

9.根据权利要求8所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：水泥种类包括：普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、菱镁水泥、硫酸镁水泥、磷酸镁水泥、磷酸钾镁水泥、铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、膨胀水泥、白水泥。

10.根据权利要求5所述的微生物制造保温板方法，其特征在于：微生物菌液30~70份，营养液40~60份，保温材料25~40份，外加剂3~10份。