CN111574177A - 一种秸秆水泥保温隔墙板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆水泥保温隔墙板材及其制备方法。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，将芦苇秸秆浸泡其中，然后分离；取出晾干后浸泡于油中后取出晾干；将草木灰溶液加热蒸发掉水分，得到粉体A；将芦苇秸秆编织得到网格状的芦苇秸秆网，多层秸秆网堆叠于模具中；将谷类作物秸秆粉碎后与粉体A和阻燃胶黏剂混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，制得秸秆水泥墙板坯料；将秸秆板外包裹上浸泡过聚乙烯醇液体的麻布后养护，制成秸秆水泥保温墙体。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，有效避免秸秆水泥墙板开裂，提高墙体的抗震性，生产工艺简单，生产过程易于控制，生成成本低。

Description

一种秸秆水泥保温隔墙板材及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种秸秆水泥保温隔墙板材及其制备方法。
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200mm厚的墙板，保温系数高于370mm黏土砖墙4倍，取暖热耗和成本降低4倍。秸秆砖或秸秆水泥墙板的质量约为粘土砖墙的20%-25%，造价仅为黏土砖墙的70%。由此可见，秸秆的轻质和韧度分别赋予板材良好保温性和抗震性，且秸秆原材料来源广泛，价格低廉。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，对于秸秆水泥墙板的研究方向，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，本发明提供一种秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按芦苇秸秆和谷类秸秆混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，另取芦苇秸秆浸泡于草木灰溶液中一段时间，然后将芦苇秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的芦苇秸秆晾干后浸泡于油中，待一段时间后取出晾干；
（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）将芦苇秸秆按横向纵向交叉编织得到网格状的芦苇秸秆网，且芦苇秸秆网的单格尺寸为30-100mm*30-100mm，将2-5个芦苇秸秆网堆叠一起，铺于模具中，且每两个芦苇秸秆网之间还夹有一层细钢丝，且细钢丝网的网孔尺寸不小于20mm，细钢丝直径小于3mm；
（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10：0.1-0.4：3-6的比例混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，其成型压力控制在0.5MPa-2MPa之间，制得秸秆水泥墙板坯料，将秸秆水泥墙板坯料输送到可控湿度和温度的养护室中养护7天，其中养护条件为湿度40-75％，温度为25-45℃；
（6）将麻布浸泡于聚乙烯醇液体10-30min，取出麻布包裹于芦苇秸秆板上，然后刮去麻布上多余的聚乙烯醇液体后晾干，制成秸秆水泥保温墙体。
所述谷类作物秸秆为小麦秸秆、大麦秸秆、黑麦秸秆、燕麦秸秆、黑小麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆中的一种或多种混合。
所述草木灰溶液的浓度为30-50克/升，所述芦苇秸秆进行30-80分钟浸渍。
所述谷类作物秸秆的长度为0.5-2cm。
采用草木灰溶液在温度为50-80℃进行浸渍。
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180-210℃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：按重量份数将粉煤灰80-100份、VAE乳液20-30份、水玻璃20-40份、水60-100份、磷酸三苯酯10-16份、聚二甲基硅氧烷6-8份、氢氧化铝8-12份、磷酸5-9份、盐酸5-7份、硼酸锌4-8份、聚氧乙烯壬基酚醚3-6份、二乙醇胺3-7份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷4-10份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂。
所述芦苇秸秆和谷类秸秆按质量比3-5：7-10的比例混合进行焚烧，得到草木灰。
上述制备方法制得的秸秆水泥保温隔墙板材。
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水泥墙板中，还能有效地杀灭病原菌及病毒，同时配合最外层的麻布的防虫防霉作用，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芦苇秸秆交织在一起，增强芦苇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）芦苇秸秆网结构配合麻布质地轻、强力大的特点，使得秸秆水泥墙板抗冲击。同时包裹在最外层的麻布由于浸泡过聚乙烯醇液体，使其秸秆水泥墙板形成一层具有较强的硬度和韧性的保护层，使得秸秆水泥墙板不容易受到外界环境的影响，延长使用寿命。
（4）可根据市场需求制备出符合相关尺寸要求的保温节能、防虫防腐、防火耐水的秸秆水泥保温墙板，生产过程易于控制，生产成本低。
具体实施方式
实施例1
（1）先按芦苇秸秆和谷类秸秆按质量比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40克/升，另取芦苇秸秆浸泡于草木灰溶液中50分钟，草木灰溶液的温度为60℃，然后将芦苇秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的芦苇秸秆晾干后浸泡于油中，待一段时间后取出晾干；
（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）将芦苇秸秆按横向纵向交叉编织得到网格状的芦苇秸秆网，且芦苇秸秆网的单格尺寸为50mm*50mm，将2-5个芦苇秸秆网堆叠一起，铺于模具中，且每两个芦苇秸秆网之间还夹有一层细钢丝网，且细钢丝网的网孔尺寸不小于20mm，钢丝网直径为2mm；
（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小麦秸秆、大麦秸秆、黑麦秸秆、燕麦秸秆、黑小麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆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18×105帕斯卡和温度200℃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10：0.2：4.0的比例混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，其成型压力控制在0.5MPa-2MPa之间，制得秸秆水泥墙板坯料，将秸秆水泥墙板坯料输送到可控湿度和温度的养护室中养护7天，其中养护条件为湿度40-75％，温度为25±5℃；其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将粉煤灰90份、VAE乳液25份、水玻璃30份、水80份、磷酸三苯酯13份、聚二甲基硅氧烷7份、氢氧化铝10份、磷酸7份、盐酸6份、硼酸锌6份、聚氧乙烯壬基酚醚5份、二乙醇胺5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）将麻布浸泡于聚乙烯醇液体10-30min，取出麻布包裹于芦苇秸秆板坯上，然后刮去麻布上多余的聚乙烯醇液体后晾干，制成秸秆水泥保温墙材；成品堆放：出厂也可以进行深加工。
经测试，在1000℃以上的高温或明火下不燃烧，经测试达到A级，符合国标GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的相关规定；导热系数在0.158（25℃w/m.k），符合GB/T 27796-2011《建筑用秸秆植物板材》中对实心墙板的要求优于普通粘土砖；使用寿命长，成品防水性、耐火极限、抗冻融性均达到GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》的相关规定。对制得的秸秆水泥保温墙体进行性能检测，检测结果见表1。
实施例2
（1）先按芦苇秸秆和谷类秸秆按质量比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50克/升，另取芦苇秸秆浸泡于草木灰溶液中80分钟，草木灰溶液的温度为80℃，然后将芦苇秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的芦苇秸秆晾干后浸泡于油中，待一段时间后取出晾干；
（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）将芦苇秸秆按横向纵向交叉编织得到网格状的芦苇秸秆网，且芦苇秸秆网的单格尺寸为30mm*30mm，将2-5个芦苇秸秆网堆叠一起，铺于模具中，且每两个芦苇秸秆网之间还夹有一层细钢丝网，且细钢丝网的网孔尺寸不小于20mm，钢丝网直径为1mm；
（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小麦秸秆、大麦秸秆、黑麦秸秆、燕麦秸秆、黑小麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆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20×105帕斯卡和温度210℃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10：0.1：3.0的比例混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，其成型压力控制在0.5MPa-2MPa之间，制得秸秆水泥墙板坯料，将秸秆水泥墙板坯料输送到可控湿度和温度的养护室中养护7天，其中养护条件为湿度40-75％，温度为25±5℃。其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将粉煤灰80份、VAE乳液20份、水玻璃20份、水60份、磷酸三苯酯10份、聚二甲基硅氧烷6份、氢氧化铝8份、磷酸5份、盐酸5份、硼酸锌4份、聚氧乙烯壬基酚醚3份、二乙醇胺3份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷4份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂。
（6）将麻布浸泡于聚乙烯醇液体10-30min，取出麻布包裹于芦苇秸秆板上，然后刮去麻布上多余的聚乙烯醇液体后晾干，制成秸秆水泥保温墙材。成品堆放：出厂也可以进行深加工。
经测试，在1000℃以上的高温或明火下不燃烧，经测试达到A级，符合国标GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的相关规定；导热系数在0.161（25℃w/m.k）符合GB/T27796-2011《建筑用秸秆植物板材》中对实心墙板的要求；使用寿命长，成品耐水性，耐候性、抗冻融性均达到GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》的相关规定。对制得的秸秆水泥保温墙体进行性能检测，检测结果见表1。
实施例3
（1）先按芦苇秸秆和谷类秸秆按质量比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30克/升，另取芦苇秸秆浸泡于草木灰溶液中30分钟，草木灰溶液的温度为50℃，然后将芦苇秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的芦苇秸秆晾干后浸泡于油中，待一段时间后取出晾干；
（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）将芦苇秸秆按横向纵向交叉编织得到网格状的芦苇秸秆网，且芦苇秸秆网的单格尺寸为100mm*100mm，将2-5个芦苇秸秆网堆叠一起，铺于模具中，且每两个芦苇秸秆网之间还夹有一层细钢丝网，且细钢丝网的网孔尺寸不小于20mm，钢丝网直径为0.5mm；
（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小麦秸秆、大麦秸秆、黑麦秸秆、燕麦秸秆、黑小麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆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帕斯卡和温度180℃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10：00.4：6.0的比例混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，其成型压力控制在0.5MPa-2MPa之间，制得秸秆水泥墙板坯料，将秸秆水泥墙板坯料输送到可控湿度和温度的养护室中养护14天，其中养护条件为湿度40-75％，温度为25±5℃。其中所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将粉煤灰100份、VAE乳液30份、水玻璃40份、水100份、磷酸三苯酯16份、聚二甲基硅氧烷8份、氢氧化铝12份、磷酸9份、盐酸7份、硼酸锌8份、聚氧乙烯壬基酚醚6份、二乙醇胺7份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷10份加入到容器中搅拌均匀后制成阻燃胶黏剂。
（6）将麻布浸泡于聚乙烯醇液体10-30min，取出麻布包裹于芦苇秸秆板上，然后刮去麻布上多余的聚乙烯醇液体后晾干，制成秸秆水泥保温墙材。成品堆放：出厂也可以进行深加工。
经测试，在1000℃以上的高温或明火下不燃烧，经测试达到A级，符合国标GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的相关规定；导热系数在0.167（25℃w/m.k）符合GB/T27796-2011《建筑用秸秆植物板材》中对实芯墙板的要求；使用寿命长，成品耐水性，耐火极限、抗冻融性等均达到GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》的相关规定。对制得的秸秆水泥保温墙体参照国家标准进行性能检测，检测结果见表1。
对比例1
除步骤（2）中将分离出的芦苇秸秆晾干后不浸泡油，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）中将芦苇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）中所述阻燃胶黏剂替换成100份石膏与40份水加入到容器中搅拌均匀后制成外，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制得的秸秆水泥保温隔墙板材进行相关性能检测，发现该秸秆水泥保温墙体不开裂、不发霉，自重轻，可满足建筑工程中对隔墙材料的性能要求。
对本发明实施例1-3以及对比例1-5制得秸秆水泥保温隔墙板材参照GB/T 27796-2011《建筑用秸秆植物板材》、GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》国家标准进行理化性能检测，检测结果见表1。
表1、秸秆水泥保温墙体的检测结果
Figure 822445DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出,本发明秸秆水泥保温墙体与对比例2、3、4、5相比,抗压强度、抗冲击强度及抗弯承载力、吊挂力等方面锯均有明显上升。本发明秸秆水泥保温墙体与对比例1、4、5相比,在抗冻、抗返卤性能等方面均显著增强。其中本发明实施例1在抗压强度、抗冲击强度、抗弯承载、吊挂力及抗冻、抗返卤性等方面表现更好，为本发明最佳实施方式。本发明制备出符合需求尺寸的保温节能、防虫防腐、抗冻抗返卤、并具有一定吊挂力和抗弯荷载的综合性能优良的秸秆水泥保温隔墙板材。

Claims (9)

1.一种秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）先按芦苇秸秆和谷类秸秆混合进行焚烧，得到草木灰，再将草木灰与水混合形成草木灰溶液，另取芦苇秸秆浸泡于草木灰溶液中一段时间，然后将芦苇秸秆和草木灰溶液分离；
（2）将分离出的芦苇秸秆晾干后浸泡于油中，待一段时间后取出晾干；
（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）将芦苇秸秆按横向纵向交叉编织得到网格状的芦苇秸秆网，且芦苇秸秆网的单格尺寸为30-100mm*30-100mm，将2-5个芦苇秸秆网堆叠一起，铺于模具中，且每两个芦苇秸秆网之间还夹有一层细钢丝网，且细钢丝网的网孔尺寸不小于20mm，细钢丝直径小于3mm；
（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10：0.1-0.4：3-6的比例混合搅拌均匀后输送至模具中进行模压成型，其成型压力控制在0.5MPa-2MPa之间，制得秸秆水泥墙板坯料，将秸秆水泥墙板坯料输送到可控湿度和温度的养护室中养护7天，其中养护条件为湿度40-75％，温度为25±5℃；
（6）将麻布浸泡于聚乙烯醇液体10-30min，取出麻布包裹于芦苇秸秆板上，然后刮去麻布上多余的聚乙烯醇液体后晾干，最后制成秸秆水泥保温墙体。
2.根据权利要求1所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于：所述谷类作物秸秆为小麦秸秆、大麦秸秆、黑麦秸秆、燕麦秸秆、黑小麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的秸秆水泥保温墙体的制备方法，其特征在于：所述草木灰溶液的浓度为30-50克/升，所述芦苇秸秆进行30-80分钟浸渍。
4.根据权利要求1所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于：所述谷类作物秸秆的长度为0.5-2cm。
5.根据权利要求1所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于：采用草木灰溶液在温度为50-80℃进行浸渍。
6.根据权利要求1所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，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180-210℃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所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于：所述阻燃胶黏剂由以下方法制得：按重量份数将粉煤灰80-100份、VAE乳液20-30份、水玻璃20-40份、水60-100份、磷酸三苯酯10-16份、聚二甲基硅氧烷6-8份、氢氧化铝8-12份、磷酸5-9份、盐酸5-7份、硼酸锌4-8份、聚氧乙烯壬基酚醚3-6份、二乙醇胺3-7份、聚酰胺多胺环氧氯丙烷4-10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所述的秸秆水泥保温隔墙板材的制备方法，其特征在于：所述芦苇秸秆和谷类秸秆按质量比3-5：7-10的比例混合进行焚烧，得到草木灰。
9.权利要求1-8任一所述制备方法制得的秸秆水泥保温隔墙板材。
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