CN110510925B - 一种防水防火防虫蛀的植物纤维及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防水防火防虫蛀的植物纤维及其成型工艺，属于建材填料的技术领域，该植物纤维包括如下重量份的组分：小麦秸秆50~60份、花生壳粉10~20份、糯米‑淀粉粘结剂5~20份、氢氧化钙20~22份、石蜡防水粉3~10份和防火纤维1~5份；以小麦秸秆、花生壳粉为基料，并对小麦秸秆、花生壳粉进行防腐处理，以糯米‑淀粉粘结剂、石蜡防水粉复配，可使小麦秸秆、花生壳粉与其他填料进行牢固粘结，并且在植物纤维表面形成憎水层，防止水分阴湿植物纤维表面，并添加了防火纤维，制备了具有防水、防火、防虫蛀功能的植物纤维。

Description

一种防水防火防虫蛀的植物纤维及其成型工艺

技术领域

本发明涉及植物纤维的技术领域，尤其是涉及一种防水防火防虫蛀的植物纤维及其成型工艺。

背景技术

植物纤维是利用稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花杆、木屑、竹屑等农作物秸秆或其他植物的秆茎，先制成10～200目的植物纤维粉料，再用特殊工艺，混合其他原料制成植物纤维。

申请公布号为CN106046824A的中国专利公开了一种植物纤维制品及其制备方法，由包括以下组分的原料制成：(a)魔芋粉胶粘剂；(b)植物纤维粉末，植物纤维粉末包括竹叶；将包含原料和水的混合物浆料装入模具，将混合物浆料热压成型，经该方法制备的植物纤维制品，具有优异的强度、优异的韧性且外观晶莹亮丽。

目前，植物纤维在我国分布广泛，如南方的稻草、甘蔗渣、麻类植物、棕榈、竹子，这些植物中都含有丰富的维生素；北方的秸秆、林区的木纤维等；并且植物纤维具有很好的隔热保温效果，可作为外墙的保温材料；而且混凝土内部存在不同程度的微细裂缝，添加植物纤维，可弥补微细裂缝的形成，提高混凝土的劈裂强度、抗折强度等。

但是，随着我国建材领域的发展，人们对植物纤维的防水、防火、防虫蛀性要求越来越高，当植物纤维在具有丰富水分含量的环境中使用时，现有的植物纤维表面会产生阴湿，长时间阴湿后，植物纤维会产生性能失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种防水防火防虫蛀的植物纤维，可适用在具有丰富水分的环境中，植物纤维表面不易阴湿，保证植物纤维发挥性能优势。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维，包括如下重量份的组分：小麦秸秆50～60份、花生壳粉10～20份、糯米-淀粉粘结剂5～20份、氢氧化钙20～22份、石蜡防水粉3～10份和防火纤维1～5份。

通过采用上述技术方案，小麦秸秆是轻工、纺织和建材的原料，具有良好的保温性、隔热性、装饰性与耐久性，将小麦秸秆作为植物纤维的原材料；花生壳粉是由花生壳经过粉碎之后形成的粉状颗粒或粉末状，富含丰富的脂肪、淀粉、纤维素、矿物质，是提取淀粉的原材料之一，本申请将花生壳粉做防腐处理，将花生壳粉填充在小麦秸秆中共混，作为生产植物纤维的原材料；

氢氧化钙一方面可以对小麦秸秆、花生壳粉做防腐处理，另一方面还可提高成膜性能，在水中形成氢氧化钙胶团空间网络结构，可在植物纤维干燥过程中与有机网络相互弥补，从而提高植物纤维的强度；

糯米-淀粉粘结剂在小麦秸秆、花生壳粉表面的润湿性良好，并且糯米-淀粉粘结剂的粘度较强，可将小麦秸秆、花生壳粉与其他填料牢固粘结，有助于提高该植物纤维的结构整体性，减小了各组分间的混合间隙，从而提高该植物纤维的防水性能；

石蜡防水粉是在工业烧结废渣表面包裹石蜡，石蜡作为憎水包裹层使用，现有的淀粉类粘结剂的周围水分较大时，粘结剂表面会迅速受潮变质，导致粘结剂的粘性变差，本申请是将石蜡防水粉与糯米-淀粉粘结剂复配使用，使得糯米-淀粉粘结剂与小麦秸秆、花生壳粉具有较好的润湿性，且固化后，石蜡防水粉可在植物纤维表面形成憎水层，防止该植物纤维在丰富水环境中使用时，糯米-淀粉粘结剂粘性变差；

本申请是以小麦秸秆、花生壳粉为基料，并对小麦秸秆、花生壳粉进行防腐处理，以糯米-淀粉粘结剂、石蜡防水粉复配，可使小麦秸秆、花生壳粉与其他填料进行牢固粘结，并且在植物纤维表面形成憎水层，防止水分阴湿植物纤维表面，并添加了防火纤维，制备了具有防水、防火、防虫蛀功能的植物纤维。

本发明进一步设置为，所述糯米-淀粉粘结剂包括如下重量份的组分：熟糯米浆45～50份、淀粉25～30份、熟石灰15～30份与玻化微珠10～12份。

通过采用上述技术方案，熟糯米浆具有较强的粘结性，在与小麦秸秆混合时，熟糯米浆与小麦秸秆表面的润湿性较好，使得小麦秸秆表面具有较强的粘性；将熟糯米浆与淀粉进行混合，淀粉易与熟糯米浆混溶，有利于提高熟糯米浆的粘性，玻化微珠作为轻质骨料，理化性能十分稳定，具有优异的绝热、防火和吸音性能，可提高糯米-淀粉粘结剂的保温性，由于该植物纤维适用场所是在外墙上，显著提高植物纤维掺混在其他基材内的保温性，防止因胶粘部分散热快而造成保温效果不佳；由于熟糯米浆、淀粉都属于食品类，抗虫蛀性较差，将熟石灰与熟糯米浆、淀粉掺混，可提高糯米-淀粉粘结剂的抗虫蛀性，从而保证小麦秸秆表面具有良好的润湿性、粘结性。

本发明进一步设置为，所述熟糯米浆采用如下方法制备：

(1)配料：糯米65～80份、水100～150份和茶皂素3～10份；

(2)研磨糯米至细粉状；

(3)将细粉糯米与水、茶皂素进行调和，得混合液；

(4)将混合液投入蒸煮容器中，调节温度为100～120℃，加热0.5～1.5h。

通过采用上述技术方案，茶皂素是由茶树种子中提取出来的一类糖苷化合物，是性能良好的表面活性剂，能降低溶剂的表面张力，将糯米与茶皂素、水进行混合，有助于减小熟糯米浆与其他填料混合时的接触角，从而提高糯米-淀粉粘结剂与小麦秸秆表面的润湿性。

本发明进一步设置为：所述糯米-淀粉粘结剂的粘度为20000～40000mpa·s。

通过采用上述技术方案，限定糯米-淀粉粘结剂的粘度为20000～40000mpa·s，粘度适中，可保证糯米-淀粉粘结剂与小麦秸秆进行牢固粘结，若粘度大于40000mpa·s时，则糯米-淀粉粘结剂的流动性较差，不易与其他填料均匀混合；若粘度小于20000mpa·s时，则粘性不强，难以实现各填料与小麦秸秆牢固结合。

本发明进一步设置为：所述小麦秸秆的长度为1～3mm、直径为30～50μm。

通过采用上述技术方案，小麦秸秆选材长度为1～3mm、直径为30～50μm，针对长度为1～3mm、直径为30～50μm的小麦秸秆进行加工，长度较短，直径较细，有利于小麦秸秆与其他填料间的均匀混合，若小麦秸秆的长度大于3mm，则不易与其他填料间均匀混合，若小麦秸秆的长度小于1mm，则该植物纤维无法起到增强、保温的功能。

本发明进一步设置为，所述石蜡防水粉包括如下重量份的组分：石蜡25～30份、热炉灰50～55份、玻璃纤维3～5份、轻质碳酸钙10～15份和硬脂酸盐3～10份，所述热炉灰的温度为50～55℃。

通过采用上述技术方案，石蜡是白色、无味的蜡状固体，将石蜡混合在热炉灰中，然后加入玻璃纤维、轻质碳酸钙和硬脂酸盐，制得石蜡防水粉，石蜡属于憎水性物质，将石蜡防水粉混合与其他填料混合后，石蜡在植物纤维表面形成憎水层，起到较好的防水作用，同时大量添加热炉灰，可提高该石蜡防水粉的阻燃性；添加玻璃纤维、轻质碳酸钙、热炉灰，可提高该植物纤维的增强、保温作用。

本发明进一步设置为：所述防火纤维选用高硅氧玻璃纤维或者碳纤维。

通过采用上述技术方案，高硅氧玻璃纤维或者碳纤维具有优异的保温、隔热、防火性能，将高硅氧玻璃纤维或者碳纤维任意一种添加至配方中，可起到较好的防火效果。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，包括如下步骤：

将小麦秸秆、花生壳粉与氢氧化钙进行混合，待搅拌均匀；

加入糯米-淀粉粘结剂，均匀搅拌；

加入防火纤维与石蜡防水粉，搅拌均匀，烘干并粉碎。

通过采用上述技术方案，首先将小麦秸秆、花生壳粉与氢氧化钙进行混合，制备混合主体，然后加入糯米-淀粉粘结剂，使得混合主体的表面进行润湿，并且保证混合主体表面具有较好的粘结性，有助于与防火纤维、石蜡防水粉均匀混合，将混合物进行烘干并粉碎形成植物纤维，该植物纤维工艺简单，成型快捷。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.防水性强：采用糯米-淀粉粘结剂与石蜡防水粉复配，有助于小麦秸秆与其他填料牢固粘结，形成致密性良好的植物纤维，同时在植物纤维的表面会形成石蜡憎水层，使得植物纤维具有优异的防水性；

2.高防火性：采用糯米-淀粉粘结剂对小麦秸秆与其他填料牢固粘结，同时添加防火纤维，使得该植物纤维具有良好的防火性能；

3.防虫蛀性：该植物纤维的基材-小麦秸秆和花生壳粉，均在氢氧化钙中进行防腐处理，有助于提高植物纤维的抗虫蛀性；

4、保温性良好：在粘结剂组分中添加玻化微珠，有效减少了因胶粘部分散热快而造成保温性差的缺陷；

5、成型方便：成型工艺涉及混合、烘干、粉碎，都是比较容易实现的，工艺简单、操作方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

利用粉碎机将小麦秸秆进行粉碎，粉碎后的平均长度为1～3mm、平均直径为30～50μm；热炉灰采用河北省灵寿县鑫福矿产品加工厂生产的货号为XF-17的炉渣为基料，将其粉碎为炉灰，加热至50～55℃；高硅氧玻璃纤维选用江苏恒州特种玻璃纤维材料有限公司出售的；碳纤维购自日本东丽公司，高硅氧玻璃纤维与碳纤维均选自1.5cm短切纤维。

制备熟糯米浆：

(1)配料：按照重量份计，称量糯米65～80份、水100～150份和茶皂素3～10份；

(2)研磨糯米至细粉状，粒径为微米级；

(3)将细粉糯米与水、茶皂素进行调和，得混合液；

(4)将混合液投入蒸煮容器中，调节温度为100～120℃，加热0.5～1.5h。

原料制备例一：

一种糯米-淀粉粘结剂，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份计，称量熟糯米浆45份、淀粉25份、熟石灰15份与玻化微珠10份；

(2)向熟糯米浆中加入玻化微珠，搅拌均匀；

(3)继续加入淀粉、熟石灰，搅拌均匀至该糯米-淀粉粘结剂的粘度为20000mpa·s，备用。

原料制备例二：

一种糯米-淀粉粘结剂，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份计，称量熟糯米浆48份、淀粉28份、熟石灰23份与玻化微珠11份；

(2)向熟糯米浆中加入玻化微珠，搅拌均匀；

(3)继续加入淀粉、熟石灰，搅拌均匀至该糯米-淀粉粘结剂的粘度约为30000mpa·s，备用。

原料制备例三：

一种糯米-淀粉粘结剂，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份计，称量熟糯米浆50份、淀粉30份、熟石灰30份与玻化微珠12份；

(2)向熟糯米浆中加入玻化微珠，搅拌均匀；

(3)继续加入淀粉、熟石灰，搅拌均匀至该糯米-淀粉粘结剂的粘度为40000mpa·s，备用。

原料制备例四：

一种石蜡防水粉，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量石蜡25份、热炉灰50份、玻璃纤维3份、轻质碳酸钙10份和硬脂酸锌3份，热炉灰的温度为50℃；

(2)向热炉灰内加入石蜡，石蜡熔解在热炉灰中，搅拌均匀；

(3)加入玻璃纤维、轻质碳酸钙与硬脂酸锌，搅拌均匀，得预成型体；

(4)将预成型体进行烘干并粉碎至微米级。

原料制备例五：

一种石蜡防水粉，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量石蜡28份、热炉灰52份、玻璃纤维4份、轻质碳酸钙12份和硬脂酸钙7份，热炉灰的温度为53℃；

(2)向热炉灰内加入石蜡，石蜡熔解在热炉灰中，搅拌均匀；

(3)加入玻璃纤维、轻质碳酸钙与硬脂酸钙，搅拌均匀，得预成型体；

(4)将预成型体进行烘干并粉碎至微米级。

原料制备例六：

一种石蜡防水粉，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量石蜡30份、热炉灰55份、玻璃纤维5份、轻质碳酸钙15份和硬脂酸锌10份，热炉灰的温度为55℃；

(2)向热炉灰内加入石蜡，石蜡熔解在热炉灰中，搅拌均匀；

(3)加入玻璃纤维、轻质碳酸钙与硬脂酸锌，搅拌均匀，得预成型体；

(4)将预成型体进行烘干并粉碎至微米级。

实施例一：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，包括如下步骤：

配料：按照重量份，称量小麦秸秆50份、花生壳粉10份、原料制备例二制备的糯米-淀粉粘结剂5份、氢氧化钙20份、原料制备例五制备的石蜡防水粉3份和高硅氧玻璃纤维1份；

将小麦秸秆、花生壳粉与氢氧化钙进行混合，待搅拌均匀；

加入糯米-淀粉粘结剂，均匀搅拌；

加入高硅氧玻璃纤维与石蜡防水粉，搅拌均匀，烘干并粉碎。

实施例二：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于糯米-淀粉粘结剂选用原料制备例一制备。

实施例三：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于糯米-淀粉粘结剂选用原料制备例三制备。

实施例四：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于石蜡防水粉选用原料制备例四制备。

实施例五：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于石蜡防水粉选用原料制备例六制备。

实施例六：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于配方组成不同，按照重量份，包括小麦秸秆53份、花生壳粉12份、原料制备例二制备的糯米-淀粉粘结剂8份、氢氧化钙20份、原料制备例五制备的石蜡防水粉5份和高硅氧玻璃纤维2份。

实施例七：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于配方组成不同，按照重量份，包括小麦秸秆55份、花生壳粉15份、原料制备例二制备的糯米-淀粉粘结剂12份、氢氧化钙21份、原料制备例五制备的石蜡防水粉7份和碳纤维3份。

实施例八：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于配方组成不同，按照重量份，包括小麦秸秆58份、花生壳粉17份、原料制备例二制备的糯米-淀粉粘结剂16份、氢氧化钙21份、原料制备例五制备的石蜡防水粉8份和碳纤维4份。

实施例九：

一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，与实施例一的区别之处在于配方组成不同，按照重量份，包括小麦秸秆60份、花生壳粉20份、原料制备例二制备的糯米-淀粉粘结剂20份、氢氧化钙22份、原料制备例五制备的石蜡防水粉10份和高硅氧玻璃纤维5份。

对比例一：

一种植物纤维，与实施例八的区别之处在于缺少石蜡防水粉。

对比例二：

一种植物纤维，与实施例八的区别之处在于缺少糯米-淀粉粘结剂，普通粘结剂，普通粘结剂选用淄博金河保温材料有限公司生产的高温粘合剂。

对比例三：

一种植物纤维，与实施例八的区别之处在于缺少糯米-淀粉粘结剂和石蜡防水粉。

对比例四：

采用申请公布号为CN106046824A的中国专利公开的一种植物纤维制品，裁定尺寸与实施例样品的尺寸相同。

检测方法：将各实施例与对比例一～对比例四涉及的纤维压制成纤维板，纤维板的长*宽*厚分别为100cm*30cm*5cm，纤维板的密度为480～530kg/m³。

(1)防水性：利用花洒向各个纤维板的上表面进行喷水，喷水流量为10L/min，待1h、5h、12h、24h后观察纤维板下表面的渗水情况；

(2)防火性：点燃1根蜡烛，将蜡烛焰心燃烧在纤维板侧壁，观察各纤维板的耐火情况；

(3)抗虫蛀性：选取实施例与对比例四的植物纤维，实验室培养皮蠹幼虫，将各植物纤维与皮蠹放置培养皿中，在温度为28℃、湿度为85％和暗光条件下，经24h后，测定植物纤维的失重量。

防水性的检测结果如下表所示：

通过上表可知，采用本实施例制备的纤维，做成纤维板后具有优异的防水性能，花洒喷洒24h后，纤维板的下表面完全隔水，而对比例四采用现有技术中的植物纤维做对比，5h后，纤维板的下表面被浸湿，防水效果不如实施例样品；通过对比例一、对比例二和对比例三可知，糯米-淀粉粘结剂具有良好的粘结性能，糯米-淀粉粘结剂与石蜡防水粉复配使用，可起到更优异的防水性能。

防火性能的检测结果如下表所示：

样品	耐火情况描述
		实施例一	侧壁无变化
实施例六	侧壁无变化
		实施例七	侧壁无变化
实施例八	侧壁无变化
		实施例九	侧壁无变化
对比例四	侧壁发生燃烧

通过上表可知，采用本实施例的纤维做成纤维板，相比于对比例四的纤维板，具有更优异的防火性能，表明糯米-淀粉粘结剂有助于将各组分进行牢固粘结，提高了纤维板的结构致密性。

防虫蛀性的检测结果如下表所示：

通过上表可知，本实施例制备的植物纤维具有优异的防虫蛀性，可完全防止皮蠹幼虫蛀食植物纤维，而对比例四的植物纤维则受到皮蠹幼虫侵蚀，抗虫蛀性不如本实施例样品。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防水防火防虫蛀的植物纤维，其特征在于，包括如下重量份的组分：小麦秸秆50~60份、花生壳粉 10~20份、糯米-淀粉粘结剂 5~20份、氢氧化钙 20~22份、石蜡防水粉 3~10份和防火纤维 1~5份；所述糯米-淀粉粘结剂包括如下重量份的组分：熟糯米浆 45~50份、淀粉 25~30份、熟石灰 15~30份与玻化微珠 10~12份；所述熟糯米浆采用如下方法制备：

（1）配料：糯米 65~80份、水 100~150份和茶皂素3~10份；

（2）研磨糯米至细粉状；

（3）将细粉糯米与水、茶皂素进行调和，得混合液；

（4）将混合液投入蒸煮容器中，调节温度为100~120℃，加热0.5~1.5h；

所述石蜡防水粉包括如下重量份的组分：石蜡28份、热炉灰52份、玻璃纤维4份、轻质碳酸钙12份和硬脂酸钙7份，所述热炉灰的温度为53℃；所述石蜡防水粉采用如下方法制备：（1）称量石蜡28份、热炉灰52份、玻璃纤维4份、轻质碳酸钙12份和硬脂酸钙7份，所述热炉灰的温度为53℃；（2）向热炉灰内加入石蜡，石蜡熔解在热炉灰中，搅拌均匀；（3）加入玻璃纤维、轻质碳酸钙与硬脂酸钙，搅拌均匀，得预成型体；（4）将预成型体进行烘干并粉碎至微米级。

2.根据权利要求1所述的一种防水防火防虫蛀的植物纤维，其特征在于：所述糯米-淀粉粘结剂的粘度为20000~40000mpa·s。

3.根据权利要求1所述的一种防水防火防虫蛀的植物纤维，其特征在于：所述小麦秸秆的平均长度为1~3mm、平均直径为30~50μm。

4.根据权利要求1所述的一种防水防火防虫蛀的植物纤维，其特征在于：所述防火纤维选用高硅氧玻璃纤维或者碳纤维。

5.如权利要求1~4任意一项所述的一种防水防火防虫蛀的植物纤维的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

将小麦秸秆、花生壳粉与氢氧化钙进行混合，待搅拌均匀；

加入糯米-淀粉粘结剂，均匀搅拌；

加入防火纤维与石蜡防水粉，搅拌均匀，烘干并粉碎。