CN110002837B - 生物基纤维复合板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下组分：MgCl₂·6H₂O 600～950份，MgO 700～1000份，抗卤剂4～13份，增强剂4～15份，增韧剂4～18份，防水剂5～20份，防腐剂3～5份，防霉剂5～8份，消泡剂5～8份，改性剂15～30份，玻璃纤维丝5～10份，生物质30～100份。本发明制备的生物基纤维复合板具有较高的防火、阻燃、隔音、隔热性能，并且使用生物质作为原料的一部分，在一定程度上提高了生物质能源的再利用率，减少了资源浪费的问题。

Description

生物基纤维复合板及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物基建筑材料技术领域，具体涉及生物基纤维复合板及其制备方法。

背景技术

目前的建筑物大多数都采用钢筋水泥混凝土以及砖石等为主体的建筑材料。这类材料存在着许多不可避免的缺点，如施工劳动强度大、周期长、成本高等，并且由于建筑物自身重量大，对于地基的处理要求比较高，这进一步增加了建造成本和建造周期。更为重要的是，这些传统建筑材料在开采过程中对自然生态环境会带来较大的破坏，在烧制过程中不仅能耗高，而且会产生大量废水、废气，严重污染着环境。对于很对小砖厂、小水泥厂等环保不达标的企业都被相关环保部门采取了强制措施进行关停。除此之外，使用传统建筑材料建造的建筑物还存在一些其它不可避免的缺点，如保温、隔音性差，韧性差，对地基处理要求高，抗震防震性能差，隔热保温性能差，建造工期长、成本高，甚至在生产和使用过程当中均不可避免地产生不同程度的污染和放射物质等。并且，随着建筑业的高速发展，建筑垃圾的数量也随之持续增长。大多数墙体材料由于其传热系数高，砌筑后按节能标准要求，必须做外墙体保温围护，这样就造成围护材料参差不齐，成本加大。且厚度和易燃难以兼顾解决，造成更为严重的是火灾和脱落现象经常发生，使得建筑外墙成为一种公共的安全隐患。目前的一些环保材料在一定程度上克服了上述材料存在的缺点，基本做到了轻质、环保，但也同时带来了另一些问题，制成的建筑材料质地较松散，强度不够，容易影响总体建筑质量受地域条件的限制，大规模生产不现实。

随着社会的进步、科技的发展以及生活水平的提高，人们对建筑物的安全性、舒适性、功能性甚至个性化的样式等方面提出更高的要求。传统的建筑材料和建筑工艺很难满足这些要求。因此，开发新的建筑材料和建筑工艺是未来建筑发展的必然方向。2016年国家有关部门出台《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，要求各地要因地制宜发展装配式建筑，力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30％；同时提出要大力发展和提高装配式建筑的工程标准和质量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种生物基纤维复合板，可以克服传统建筑材料防火性能差、施工劳动强度大、周期长、成本高等缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种生物基纤维复合板的制备方法。

进一步地，本发明的又一目的在于提供一种生物基纤维复合板的用途。

本发明采用以下技术方案：

生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下组分：

可选地，MgCl₂·6H₂O占600～950份，例如600、700、800、900或950份。

可选地，MgO占700～1000份，例如700、800、900或1000份。

进一步地，所述抗卤剂包括硫酸盐、磷酸盐、草酸盐中的至少一种。

进一步地，所述抗卤剂选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、多聚磷酸钠、草酸钠、草酸钾中的至少一种。

进一步地，所述增强剂包括甲基丙烯酸甲酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的至少一种，所述增强剂的固含量为40～50％。

进一步地，所述增韧剂为丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙酯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

进一步地，所述防水剂为无机铝盐防水剂。

进一步地，所述防腐剂为异噻唑啉酮。

进一步地，所述防霉剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和/或十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵。

进一步地，所述消泡剂为质量比1：0.1～0.8的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，优选地，该纳米二氧化硅的粒径为10nm～100nm，例如10nm～20nm，20nm～30nm，30nm～40nm，40nm～50nm，50nm～60nm，60nm～70nm，70nm～80nm，80nm～90nm，或90nm～100nm。

进一步地，所述改性剂为质量比1：3～10(例如1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9或1：10)的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸。

进一步地，所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm。

进一步地，所述生物质包括木材、秸秆、锯末、甘蔗渣中的至少一种。

进一步地，所述秸秆包括玉米秸秆、大豆秸秆、芝麻秸秆、棉花秆、稻秆、麦秆、芦苇秆中的至少一种。

作为一个可替代地实施方案，所述生物质可以掺杂建筑垃圾或用建筑垃圾替代。

进一步地，本发明的生物基纤维复合板不含有钢筋、碳钢、合金铝材、水泥(如硅酸盐水泥)、沥青、砂、砖头、石料、石膏、高岭土。

生物基纤维复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、抗卤剂、增强剂、增韧剂、防水剂、防腐剂、防霉剂、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力1-5MPa，保压时间5-60s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力5-10MPa，保压时间5-60s。

生物基纤维复合板的用途，将所述生物基纤维复合板用于建筑物的墙板、楼板、门板中的任意。

作为示例，根据需要可制得长30cm，宽10cm，厚2cm的样板。同样地，根据实际需要可以制作出各种大小或尺寸的复合板，并且可以通过常规加工制成各种所需的尺寸和大小。

上述原料如无特殊说明，均可通过市售获得。

如本文所使用的，“和/或”包括任何和一个或多个关联列出项的所有组合的术语。这里使用的术语仅用于描述具体实施例的，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”，“一种”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。进一步理解，“包括”在本说明书中使用时，指定所陈述的特征，整数，步骤，操作，元素和/或组成，但不排除存在或附加一个或多个其它特征，整数，步骤，操作，元件，组成和/或它们的组合。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属的技术领域中普通技术人员普遍理解的相同的含义。进一步理解，术语，诸如在常用词典中定义，解释与它们在相关领域的环境下的含义一致，并且不是理想化或过于正式的意义，除非这里明确地如此定义。

在此描述的示例性发明可以适当地缺少任何一种或多种要素限制，这里没有特别公开。因此，“包含”，“包括”，“含有”等的术语应被宽泛和非限制性地理解。另外，本文所使用的术语表达被用作描述，没有限制，并且在使用这些不包括任何等价特性的术语表达是无意的，只是描述它们的一部分特性，但是根据权利，在本发明的范围内各种修改是可能。因此，虽然本发明已通过优选实施例和任选特征被具体公开，在此公开的修改以体现的本发明的变化可能会被本领域的技术人员记录，并且这样的修改和变化会被认为在本发明的范围之内。

相比于现有技术，本发明的有益效果：

本发明制备的生物基纤维复合板的密度较低，承载能力高，具有较高的防火、阻燃、隔音、隔热性能，传热系数较小；使用的生产设备、工艺简单，易于推广；在生产过程均无任何污染，零排放；并且使用生物质例如农作物秸秆作为原料的一部分，在一定程度上提高了生物质能源的再利用率，减少了资源浪费的问题。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例作进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。

实施例1

一种生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下原料：

所述消泡剂为质量比1：0.2的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为10～50nm；所述改性剂为质量比1：5的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸；所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm；所述生物质为木材。

生物基纤维复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、硫酸镁、甲基丙烯酸甲酯乳液、丙烯-丁烯共聚物、无机铝盐防水剂、异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基溴化铵、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料等分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝(呈网格状)均匀地铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力1-5MPa，保压时间5-60s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力5-10MPa，保压时间5-60s。

实施例2

一种生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下原料：

所述消泡剂为质量比1：0.5的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为50～100nm；所述改性剂为质量比1：3的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸；所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm；所述生物质为甘蔗渣。

生物基纤维复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、磷酸钠、硅丙乳液、邻苯二甲酸二辛酯、无机铝防水剂、异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基溴化铵、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料等分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝(呈网格状)均匀地铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力1-5MPa，保压时间5-60s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力5-10MPa，保压时间5-60s。

实施例3

一种生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下原料：

所述消泡剂为质量比1：0.8的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为50～100nm；所述改性剂为质量比1：10的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸；所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm；所述生物质为玉米秸秆。

生物基纤维复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、草酸钠、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙酯共聚物、无机铝盐防水剂、异噻唑啉酮、十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料等分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝(呈网格状)均匀地铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力3MPa，保压时间20s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力8MPa，保压时间60s。

实施例4

一种生物基纤维复合板，按重量份数计，包括以下原料：

所述消泡剂为质量比1：0.6的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为10～50nm；所述改性剂为质量比1：6的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸；所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm；所述生物质为稻秆。

生物基纤维复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、草酸钾、甲基丙烯酸甲酯乳液、丙烯-丁烯共聚物、无机铝盐防水剂、异噻唑啉酮、十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝(呈网格状)均匀地铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力5MPa，保压时间30s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力10MPa，保压时间30s。

对比例1

对比例1的成分中不含MgCl₂·6H₂O，其余地方与实施例3相同。

对比例2

对比例2中的改性剂只含α-烯基磺酸钠(20份)，其余地方与实施例3相同。

对比例3

对比例3的成分中不含增韧剂，其余地方与实施例3相同。

将实施例与对比例的复合板根据行业内建筑墙板材料标准进行检测，检测结果列于表1。

表1：检测结果

抗冲击性能按GB/T 30100进行测试，放射性核素限量按GB/T 6566进行测试，隔音按GB/T 19889.3进行测试，耐火极限按GB/T 9978.1进行测试，抗拉强度、粘结强度按GB/T2345.1进行测试。

从表1可以看出，本发明的生物基纤维复合板具有很好的耐火、隔音性能，并且抗拉强度、粘结强度、抗弯承载、抗冲击等性能均很优异。此外，单独测试了本发明生物基纤维复合板的耐高温性，使用1500℃的高温灼烧本发明生物基纤维复合板和钢板(采用火焰表面喷射的方式)，结果显示钢板表面几秒钟后立即出现火红色的烧红现象，停止加热后钢板表面出现黑色灼烧后的痕迹，而本发明生物基纤维复合板在1500℃的高温灼烧下，表面无任何反应，其它性能不变。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。

Claims (8)

1.生物基纤维复合板，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

所述抗卤剂包括硫酸盐、磷酸盐、草酸盐中的至少一种；

所述增强剂包括甲基丙烯酸甲酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的至少一种，所述增强剂的固含量为40～50％；

所述增韧剂为丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙酯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种；

所述改性剂为质量比1：3～10的α-烯基磺酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸；

所述消泡剂为质量比1：0.1～0.8的聚硅氧烷和纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为10～100nm。

2.根据权利要求1所述的生物基纤维复合板，其特征在于，所述防水剂为无机铝盐防水剂。

3.根据权利要求1所述的生物基纤维复合板，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑啉酮。

4.根据权利要求1所述的生物基纤维复合板，其特征在于，所述防霉剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和/或十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵。

5.根据权利要求1所述的生物基纤维复合板，其特征在于，所述玻璃纤维丝的直径为1～5μm。

6.根据权利要求1所述的生物基纤维复合板，其特征在于，所述生物质包括木材、秸秆、锯末、甘蔗渣中的至少一种。

7.权利要求1-6中任一项所述的生物基纤维复合板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将MgCl₂·6H₂O、MgO、抗卤剂、增强剂、增韧剂、防水剂、防腐剂、防霉剂、消泡剂、改性剂经粉碎机粉碎至粒度不超过1毫米后，搅拌均匀，得面层物料；

(2)用粉碎机将生物质粉碎至粒度不超过5毫米，作为中间层物料；

(3)将面层物料分成两份铺在模板上，并将玻璃纤维丝铺在面层物料上，用压力机进行成型，压力1-5MPa，保压时间5-60s，得到两份面层物料板；

(4)将两份面层物料板具有玻璃纤维丝的面夹住中间层物料，用压力机进行成型，压力5-10MPa，保压时间5-60s。

8.权利要求1-6中任一项所述的生物基纤维复合板的用途，其特征在于，将所述生物基纤维复合板用于建筑物的墙板、楼板、门板。