CN111546457A - 一种厚型防开裂保温秸秆墙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚型防开裂保温秸秆墙板及其制备方法。该方法先将秸秆焚烧，得到草木灰，再与水混合形成草木灰溶液，将麦秸秆浸泡于草木灰溶液，然后分离；再将麦秸秆晾干‑浸泡水玻璃‑晾干‑编绳；将草木灰溶液烘干，得到粉体A；将麦秸秆按横向纵向交叉编织得到秸秆网，将多个秸秆网堆叠放置于热压机的模具中；将谷类秸秆用粉碎机粉碎，将其与粉体A和阻燃胶黏剂混匀后倒入模具中，热压成型；将秸秆板外涂满生漆，包裹上玻璃纤维网格布，再涂上阻燃胶黏剂，制成厚型防开裂保温秸秆墙板。本发明的生产原料是农作物废弃料，生产节能环保，还能防止秸秆霉变虫蛀，有效避免秸秆墙板开裂、断层、滑移，生产过程易于控制，生成成本低。

Description

一种厚型防开裂保温秸秆墙板及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种厚型防开裂保温秸秆墙板及其制备方法。
背景技术
农作物秸秆是世界上数量最多的一种农业生产副产品，也是一种可以综合利用的重要生物资源。随着农业生产和农村能源事业的发展，秸秆出现大量的剩余，剩余秸秆的处理问题日渐凸显。秸秆具有优良的建筑性能，在人类建筑史，秸秆等植物性纤维都曾经被作为建筑材料使用，具有轻质、保温、隔热、吸声、韧性和节能的优良性能。已有研究表明，秸秆砖墙的隔热性能最好，秸秆的导热系数仅为混凝土导热系数的3%，规格200 mm厚的墙板，保温系数高于370 mm黏土砖墙4倍，取暖热耗和成本降低4倍。秸秆砖或秸秆墙板的质量约为粘土砖墙的20%-25%，造价仅为黏土砖墙的70%。因此，秸秆等废弃物的合理处理和资源化利用对清洁高效生产和可持续发展显得至关重要。
然而因受多种因素的制约，秸秆建材的发展遇到了瓶颈，在市场中并没有很好的表现。目前，对于秸秆板材的研究方向，大多集中在如何提高秸秆和胶黏剂的粘合性能上。但是秸秆中含有果胶质、灰分等物质，如果没有进行纤维素的提取，胶黏剂难以进入秸秆孔隙中，导致秸秆产品性能差，没有很好的市场。目前将其中的纤维素分解出来，一般采用苯酚和氢氧化钠进行处理，大规模制取，将面临处理大量污水的难题，不仅成本会大幅度上升，而且目前处理技术上也存在问题。同时秸秆建材在潮湿环境中后期可能会产生膨胀开裂的危险现象，另外在南方潮湿环境中秸秆在生产和使用过程中可能产生发霉现象也未考虑。这均是需要对秸秆进行深入研究，探索出一种可不涉及大量污水处理，提升秸秆板力学性能并且成本较低的商业性开发的方案。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种厚型防开裂保温秸秆墙板及其制备方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按麦秸秆和谷类秸秆按3-5：7-10的比例混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，另取麦秸秆浸泡于草木灰溶液中一段时间，然后将麦秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的麦秸秆晾干后浸泡于水玻璃中，2h后取出晾干，然后将稻草秸秆编织的草绳，草绳的直径为2-6cm；
（3）将步骤1中的草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；
（4）将草绳按横向纵向交叉编织并通过外扎绳紧固得到网格状的麦秸秆网，且麦秸秆网的单格尺寸为30-100mm*30-100mm，将2-5个麦秸秆网堆叠一起，铺于热压机的模具中，且每两个麦秸秆网之间还夹有一层塑料网，且塑料网的网孔尺寸不小于20mm；
（5）将谷类作物秸秆用粉碎机粉碎至长度 3cm 以下，然后将其与粉体A和阻燃胶黏剂按质量比10：0.2-0.5：4-6的比例混合搅拌均匀后倒入喷蒸压机的模具中，热压成型；
（6）将麦秸秆板的外表面上涂满生漆，再包裹上一层玻璃纤维网格布，最后用阻燃胶黏剂涂满外周，制成厚型防开裂保温秸秆墙板。
所述谷类作物秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种混合。
所述草木灰溶液的浓度为20-40克/升，所述麦秸秆进行10-60分钟浸渍。
所述谷类作物秸秆的长度为0.5-5cm。
采用草木灰溶液在温度为45-85℃进行浸渍。
所述水玻璃模数为3.0-3.3，固含量≥35%。
所述谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理：将粉碎后的谷类作物秸秆放置于反应容器中，然后通过加入压力为15×105至20×105帕斯卡和温度160-220℃的饱和蒸汽，然后在蒸煮一段时间后减压使反应容器压力降回到大气压后取出谷类作物秸秆。
所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将全丙乳液40-60份、水40-66份、氧化镁15-20份、正硅酸乙酯3-7份、柠檬酸6-10份、乙酰苯胺2-4份、氢氧化铝4-10份、聚乙二醇200 4-10份、聚二甲基硅氧烷3-6份、尿素6-10份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷5-9份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂。
上述制备方法制得的厚型防开裂保温秸秆墙板，所述厚型防开裂保温秸秆墙板的厚度为5-15cm。
有益效果：
（1）生产原料农作物废弃料，采用草木灰处理去除表面的果胶层，表面粗糙度明显增加，秸秆半纤维素相对含量降低，增强了其黏合能力，相较于传统发明的碱处理方法具有相同效果还不污染环境节约成本，节能环保，并且将草木灰回收后用于秸秆墙板中，还能有效地杀灭病原菌及病毒，同时配合最外层的玻璃纤维网格布与生漆的防虫防霉作用，有效地起到防止秸秆霉变虫蛀。
（2）将谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理，其谷类作物秸秆会出现一定程度的软化或溶解，在秸秆板成型时谷类作物秸秆与阻燃胶黏剂充分接触，阻燃胶黏剂渗透到谷类作物秸秆纤维中。随板材成型时，渗透有阻燃胶黏剂的谷类作物秸秆与麦秸秆交织在一起，增强麦秸秆纤维与谷类作物秸秆的界面结合，提高了产品的力学性能及防水性能，具有良好的抗冲击性能，可以更广泛的应用于建筑行业中。
（3）麦秸秆网结构配合玻璃纤维网格布质地轻、强力大的特点，有效避免抹秸秆板材整体表面张力收缩以及外力引起的开裂，也提高了秸秆板材的抗冲击性和抗折性。同时包裹在最外层的玻璃纤维网格布与生漆，使其秸秆板材形成一层具有较强的硬度和韧性的保护层，将原来柔性材料的秸秆板变成既有柔性又具有刚性的材料。同时麦秸秆网之间的塑料网、玻璃纤维网格布与生漆形成的保护层能有效地防止墙体太厚出现断层、滑移。
（4）可根据市场需求制备出厚度在5～18cm，密度在0.6 g/m3-1g/m3的轻质保温、抗冻耐水、防虫防腐、防开裂的保温秸秆墙板，生产过程易于控制，生产成本低。
（5）解决了秸秆与传统的内外墙体围护与饰面的牢固结合问题，提高了秸秆板材的使用性能与效能。在秸秆表面设置阻燃胶粘剂涂层不仅能够适当增强秸秆板体本身的刚性强度，同时保证了秸秆板的平整度，提高整个墙板与水泥等传统抹面砂浆的结合能力。
具体实施方式
实施例1
一种厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按麦秸秆和谷类秸秆按4：8的比例混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，草木灰溶液的浓度为30克/升，将麦秸秆浸泡于草木灰溶液中10-60分钟，草木灰溶液的温度为45-85℃，然后将麦秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的麦秸秆晾干后浸泡于模数为3.0-3.3，固含量为40%的水玻璃中，2h后取出晾干，然后将稻草秸秆编织的草绳，草绳的直径为4cm；
（3）将步骤1中的草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；
（4）将草绳按横向纵向交叉编织并通过外扎绳紧固得到网格状的麦秸秆网，且麦秸秆网的单格尺寸为50mm*50mm，将3个麦秸秆网堆叠一起放置于热压机的模具中，且每两个麦秸秆网之间还夹有一层塑料网，且塑料网的网孔尺寸不小于20mm；
（5）将谷类作物秸秆用粉碎机粉碎至长度 5cm 以下（优选0.5-2cm），所述谷类作物秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种混合，所述谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理：将粉碎后的谷类作物秸秆放置于反应容器中，然后通过加入压力为15×105至20×105帕斯卡和温度160-220℃的饱和蒸汽，然后在蒸煮一段时间后减压使反应容器压力降回到大气压后取出谷类作物秸秆；然后将其与粉体A和阻燃胶黏剂按质量比10：0.3：5.0的比例混合搅拌均匀后倒入喷蒸压机的模具中，热压成型，送入喷蒸压机进行热压，喷蒸热压工艺为：热压温度：120℃～190℃，热压时间：2s/mm～20s/mm，热压压力：0.5MPa～10MPa；喷蒸时间：5s～25s，蒸汽压力：0.1～1.0MPa。其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将全丙乳液50份、水56份、氧化镁18份、正硅酸乙酯5份、柠檬酸8份、乙酰苯胺3份、氢氧化铝7份、聚乙二醇200 7份、聚二甲基硅氧烷5份、尿素8份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷7份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂；
（6）将麦秸秆板的外表面上涂满生漆，再包裹上一层玻璃纤维网格布，最后用阻燃胶黏剂涂满外周，制成厚度在5cm的厚型防开裂保温秸秆墙板。
实施例2
一种厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按麦秸秆和谷类秸秆按3：7的比例混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，草木灰溶液的浓度为20克/升，将麦秸秆浸泡于草木灰溶液中10-60分钟，草木灰溶液的温度为45-85℃，然后将麦秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的麦秸秆晾干后浸泡于模数为3.0-3.3，固含量为35%水玻璃中，2h后取出晾干，然后将稻草秸秆编织的草绳，草绳的直径为2cm；
（3）将步骤1中的草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；
（4）将草绳按横向纵向交叉编织并通过外扎绳紧固得到网格状的麦秸秆网，且麦秸秆网的单格尺寸为30mm*30mm，将3个麦秸秆网堆叠一起放置于热压机的模具中，且每两个麦秸秆网之间还夹有一层塑料网，且塑料网的网孔尺寸不小于20mm；
（5）将谷类作物秸秆用粉碎机粉碎至长度 5cm 以下（优选0.5-2cm），所述谷类作物秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种混合，所述谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理：将粉碎后的谷类作物秸秆放置于反应容器中，然后通过加入压力为15×105至20×105帕斯卡和温度160-220℃的饱和蒸汽，然后在蒸煮一段时间后减压使反应容器压力降回到大气压后取出谷类作物秸秆；然后将其与粉体A和阻燃胶黏剂按质量比10：0.2：4的比例混合搅拌均匀后倒入喷蒸压机的模具中，热压成型，送入喷蒸压机进行热压，喷蒸热压工艺为：热压温度：120℃～190℃，热压时间：2s/mm～20s/mm，热压压力：0.5MPa～10MPa；喷蒸时间：5s～25s，蒸汽压力：0.1～1.0MPa。其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将全丙乳液40份、水40份、硫铝酸盐水泥15份、正硅酸乙酯3份、柠檬酸6份、乙酰苯胺2份、氢氧化铝4份、聚乙二醇200 4份、聚二甲基硅氧烷3份、尿素6份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷5份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂；
（6）将麦秸秆板的外表面上涂满生漆，再包裹上一层玻璃纤维网格布，最后用阻燃胶黏剂涂满外周，制成厚度在9cm的厚型防开裂保温秸秆墙板。
实施例3
一种厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按麦秸秆和谷类秸秆按5：10的比例混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，草木灰溶液的浓度为40克/升，将麦秸秆浸泡于草木灰溶液中10-60分钟，草木灰溶液的温度为45-85℃，然后将麦秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的麦秸秆晾干后浸泡于模数为3.0-3.3，固含量为45%水玻璃中，2h后取出晾干，然后将稻草秸秆编织的草绳，草绳的直径为6cm；
（3）将步骤1中的草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；
（4）将草绳按横向纵向交叉编织并通过外扎绳紧固得到网格状的麦秸秆网，且麦秸秆网的单格尺寸为100mm*100mm，将5个麦秸秆网堆叠一起放置于热压机的模具中，且每两个麦秸秆网之间还夹有一层塑料网，且塑料网的网孔尺寸不小于20mm；
（5）将谷类作物秸秆用粉碎机粉碎至长度 5cm 以下（优选0.5-2cm），所述谷类作物秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种混合，所述谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理：将粉碎后的谷类作物秸秆放置于反应容器中，然后通过加入压力为15×105至20×105帕斯卡和温度160-220℃的饱和蒸汽，然后在蒸煮一段时间后减压使反应容器压力降回到大气压后取出谷类作物秸秆；然后将其与粉体A和阻燃胶黏剂按质量比10：0.5：6的比例混合搅拌均匀后倒入喷蒸压机的模具中，热压成型，送入喷蒸压机进行热压，喷蒸热压工艺为：热压温度：120℃～190℃，热压时间：2s/mm～20s/mm，热压压力：0.5MPa～10MPa；喷蒸时间：5s～25s，蒸汽压力：0.1～1.0MPa。其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将全丙乳液60份、水66份、氧化镁20份、正硅酸乙酯7份、柠檬酸10份、乙酰苯胺4份、氢氧化铝10份、聚乙二醇200 10份、聚二甲基硅氧烷6份、尿素10份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷9份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂；
（6）将麦秸秆板的外表面上涂满生漆，再包裹上一层玻璃纤维网格布，最后用阻燃胶黏剂涂满外周，制成厚度在18cm的厚型防开裂保温秸秆墙板。
对比例1
除步骤（2）中将分离出的麦秸秆晾干后不浸泡水玻璃，其原料含量及制备过程与实施例3一致。
对比例2
除步骤（4）中将麦秸秆按横向排布放置于热压机的模具中外，其原料含量及制备过程与实施例3一致。
对比例3
除步骤（5）中谷类作物秸秆粉碎后不经过预处理外，其原料含量及制备过程与实施例3一致。
对比例4
除步骤（5）中所述阻燃胶黏剂外采用市售的阻燃环氧树脂，其原料含量及制备过程与实施例3一致。
对比例5
除不含步骤（6）外，其原料含量及制备过程与实施例3一致。
实施例4
对实施例1-3、对比例1-5制得的厚型防开裂保温秸秆墙板（直板）进行相关性能检测：抗冲击强度测试参照GB/T 1843-1996进行，静曲强度参照GB11718.8-89测量，该厚型防开裂保温秸秆墙板不开裂、不发霉，自重轻，综合性能优良。
对本发明实施例1-3以及对比例1-5制得秸秆墙板参照GB/T 30100-2013《建筑墙板试验方法》国家标准进行理化性能检测，检测结果见表1。
表1、秸秆墙板的检测结果
Figure 975759DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出,本发明秸秆墙板与对比例1、2相比,抗压性能上升。本发明秸秆墙板与对比例3、4、5相比,在静曲强度、抗冲击强度均显著增强，本发明秸秆墙板与对比例1、3、5（低于标准0.80）相比，其软化系数高，说明其耐水性好。其中本发明实施例1在抗压强度、弯曲强度、冲击强度、洛氏硬度方面表现更好，为本发明最佳实施方式。本发明可根据市场需求制备出厚度在5～18cm，密度在0.6g/cm3～1.0g/cm3的轻质保温、抗裂抗弯、防虫防腐、耐水性能优良的秸秆墙板，生产工艺简单，生产过程易于控制，生成成本低。

Claims (9)

1.一种厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）先按麦秸秆和谷类秸秆按3-5：7-10的比例混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，另取麦秸秆浸泡于草木灰溶液中一段时间，然后将麦秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的麦秸秆晾干后浸泡于水玻璃中，2h后取出晾干，然后将稻草秸秆编织的草绳，草绳的直径为2-6cm；
（3）将步骤1中的草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；
（4）将草绳按横向纵向交叉编织并通过外扎绳紧固得到网格状的麦秸秆网，且麦秸秆网的单格尺寸为30-100mm*30-100mm，将2-5个麦秸秆网堆叠一起，铺于热压机的模具中，且每两个麦秸秆网之间还夹有一层塑料网，且塑料网的网孔尺寸不小于20mm；
（5）将谷类作物秸秆用粉碎机粉碎至长度 5cm 以下，然后将其与粉体A和阻燃胶黏剂按质量比10：0.2-0.5：4-6的比例混合搅拌均匀后倒入喷蒸压机的模具中，热压成型；
（6）将麦秸秆板的外表面上涂满生漆，再包裹上一层玻璃纤维网格布，最后用阻燃胶黏剂涂满外周，制成厚型防开裂保温秸秆墙板。
2.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述谷类作物秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述草木灰溶液的浓度为20-40克/升，所述麦秸秆进行10-60分钟浸渍。
4.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述谷类作物秸秆的长度为0.5-5cm。
5.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：采用草木灰溶液在温度为45-85℃进行浸渍。
6.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述谷类作物秸秆粉碎后经过以下预处理：将粉碎后的谷类作物秸秆放置于反应容器中，然后通过加入压力为15×105至20×105帕斯卡和温度160-220℃的饱和蒸汽，然后在蒸煮一段时间后减压使反应容器压力降回到大气压后取出谷类作物秸秆。
7. 根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将全丙乳液40-60份、水40-66份、氧化镁15-20份、正硅酸乙酯3-7份、柠檬酸6-10份、乙酰苯胺2-4份、氢氧化铝4-10份、聚乙二醇200 4-10份、聚二甲基硅氧烷3-6份、尿素6-10份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷5-9份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂。
8.根据权利要求1所述的厚型防开裂保温秸秆墙板的制备方法，其特征在于：所述水玻璃模数为3.0-3.3，固含量≥30%。
9.权利要求1-8任一所述制备方法制得的厚型防开裂保温秸秆墙板，其特征在于：所述厚型防开裂保温秸秆墙板的厚度为5-15cm。
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