CN113930080A - 一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防火材料制备技术领域，公开了一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法，所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法包括：改性硅藻土的制备；防火材料制备原料的准备；防火材料制备原料的预处理；发酵菌液的制备；防火材料的制备。本发明提供的玉米秸秆为基材的防火材料所用到的原料易于获取，能够解决目前我国玉米秸秆资源过剩的问题，减少浪费资源，保护环境，促进可持续发展。本发明制备得到的防火材料致密性好、阻燃性能较强、强度好，在某些需要阻燃的地能够使用，产品应用范围广泛，能够有效解决现在利用秸秆材料生产出的墙板或其它产品，阻燃性能较差，往往在某些需要阻燃的地方不能够使用，导致产品的用途受到限制的问题。

Description

一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于防火材料制备技术领域，尤其涉及一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法。
背景技术
目前，玉米秸秆农村最常见的农作物同时也是是一种天然高分子，玉米秸秆内部为纤维材料，纤维的密度小，为玻璃纤维密度的一半，用秸秆纤维复合材料可以减轻结构质量，比用其它材料所消耗的非再生性能源要低。秸秆纤维复合材料具有传统木材所不及的优越特性，不需要复杂的二次加工；抗水性、抗虫蛀性、防腐蚀性和抗污染性均大大优于木材；采用低品质的木材作为原料却能得到具有优质木材性能的制品。物局部有防火材料，内部装修也要求防火材料；建筑内部装修的防火直接关系到人民生命财产安全。
国内外已有研究者利用植物纤维素为原料制成生物质防火材料已有相关报道，但由于其防火性能还不能满足建筑要求，因此没有大量开展起来。利用玉米芯资源方式，对于社会具有重要的意义。同时，将玉米芯开发为新型的环境友好型生物质防火材料，从而解决玉米芯浪费堆积的问题。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现在利用秸秆材料生产出的墙板或其它产品，阻燃性能较差，往往在某些需要阻燃的地方不能够使用，导致产品的用途受到了限制。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，进行改性硅藻土的制备：称取硅藻土，向硅藻土中加入同等质量份数的氢氟酸和硫酸以及2～3倍质量份数的去离子水搅拌均匀，得混合物料；将所述混合物料转移至马弗炉中焙烧，自然冷却后取出，得初次改性硅藻土；将所述初次改性硅藻土和浓度为1.5～2.5mol/L的KCl溶液混合，振荡，离心，去上清液，清洗，烘干，即得改性硅藻土，备用；
步骤二，进行防火材料制备原料的准备：按照质量份数分别称取玉米秸秆30份、稻谷壳20份、麦麸15份、改性硅藻土10份、氯化石蜡粉末8份、混合石粉6份、瓷土粉3份、防火材料添加剂2份以及余量纯净水，备用；
步骤三，进行防火材料制备原料的预处理：将玉米秸秆、稻谷壳、麦麸、改性硅藻土、氯化石蜡粉末、混合石粉、瓷土粉以及防火材料添加剂依次置于搅拌装置中进行搅拌混合处理，加入纯净水，混匀，得到混合原料；将所述混合原料装入灭菌专用的灭菌箱内，将所述灭菌箱置于隧道式微波灭菌设备上进行灭菌处理；待灭菌处理完成后，将混合料冷却至室温，压实密封后，放置在无阳光直射的阴凉干燥处，得混合料，备用；
步骤四，进行发酵菌液的制备：将海藻经超微粉碎后获得粒度为20～120μm的海藻粉；分别对嗜热脂环酸芽孢杆菌、二芽孢接合酵母菌和乳酸乳球菌进行活化处理，得活化后的三种菌液；将海藻粉与所述活化后的嗜热脂环酸芽孢杆菌菌液混合，进行第一次发酵，去除活化嗜热脂环酸芽孢杆菌菌体后获得第一海藻发酵液；向所述第一海藻发酵液中接种所述二芽孢接合酵母菌，进行第二次发酵，得第二海藻发酵液；向所述第二海藻发酵液中接种所述乳酸乳球菌，进行第三次发酵，得第三海藻发酵液；将所述第三海藻发酵液依次进行后熟、固液分离处理，液相组分即为发酵菌液，备用；
步骤五，进行防火材料的制备：于无菌接种室内将混合料接种于发酵菌液中，搅拌，放入超声仪中进行超声处理；将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于黑暗无菌室内培养；待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，干燥，即得以玉米秸秆为基材的防火材料。
进一步，步骤一中，所述焙烧的方法为：将所述混合物料在温度为400～550℃的条件下焙烧40～60min。
进一步，步骤三中，所述灭菌处理的时间为20～30min。
进一步，步骤四中，所述第一次发酵的温度为30～32℃，发酵时间为24～48h；所述第二次发酵和第三次发酵的温度为35～37℃，发酵时间为48～72h。
进一步，步骤四中，所述后熟处理的方法为：将所述第三海藻发酵液置于10～15℃的条件下后熟处理10～50d。
进一步，步骤五中，所述超声处理的方法为：在200～300W的条件下超声处理20～40min。
进一步，步骤五中，所述培养方法为：将培养原料压实密封后于温度22～35℃、环境相对湿度50～70％、二氧化碳浓度为3000～11000PPM的黑暗无菌室内培养7～15天。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法制备得到的玉米秸秆为基材的防火材料，所述玉米秸秆为基材的防火材料按照质量份数计，由玉米秸秆30～50份、稻谷壳20～40份、麦麸15～25份、改性硅藻土10～20份、氯化石蜡粉末8～15份、混合石粉6～12份、瓷土粉3～6份、防火材料添加剂2～4份以及余量纯净水组成。
进一步，所述混合石粉按照质量份数计，由膨胀珍珠岩30～40份、石英砂20～30份、滑石粉15～20份、生石灰15～30份以及石膏粉10～20份组成。
进一步，所述防火材料添加剂按照质量份数计，由阻燃剂30～50份、润滑剂20～40份、相容剂15～20份、稳定剂10～20份、抗氧剂8～15份以及胶粘剂6～12份组成。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的玉米秸秆为基材的防火材料所用到的原料易于获取，能够解决目前我国玉米秸秆资源过剩的问题，减少浪费资源，保护环境，促进可持续发展。本发明制备得到的防火材料致密性好、阻燃性能较强、强度好，在某些需要阻燃的地能够使用，产品应用范围广泛，能够有效解决现在利用秸秆材料生产出的墙板或其它产品，阻燃性能较差，往往在某些需要阻燃的地方不能够使用，导致产品的用途受到了限制的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的改性硅藻土的制备方法流程图。
图3是本发明实施例提供的防火材料制备原料的预处理方法流程图。
图4是本发明实施例提供的发酵菌液的制备方法流程图。
图5是本发明实施例提供的防火材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种玉米秸秆为基材的防火材料及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明实施例提供的玉米秸秆为基材的防火材料按照质量份数计，由玉米秸秆30～50份、稻谷壳20～40份、麦麸15～25份、改性硅藻土10～20份、氯化石蜡粉末8～15份、混合石粉6～12份、瓷土粉3～6份、防火材料添加剂2～4份以及余量纯净水组成。
本发明实施例提供的混合石粉按照质量份数计，由膨胀珍珠岩30～40份、石英砂20～30份、滑石粉15～20份、生石灰15～30份以及石膏粉10～20份组成。
本发明实施例提供的防火材料添加剂按照质量份数计，由阻燃剂30～50份、润滑剂20～40份、相容剂15～20份、稳定剂10～20份、抗氧剂8～15份以及胶粘剂6～12份组成。
如图1所示，本发明实施例提供的玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法包括以下步骤：
S101，进行改性硅藻土的制备；
S102，进行防火材料制备原料的准备；
S103，进行防火材料制备原料的预处理；
S104，进行发酵菌液的制备；
S105，进行防火材料的制备。
如图2所示，本发明实施例提供的步骤S101中，所述进行改性硅藻土的制备，包括：
S201，称取硅藻土，向硅藻土中加入同等质量份数的氢氟酸和硫酸以及2～3倍质量份数的去离子水搅拌均匀，得混合物料；
S202，将所述混合物料转移至马弗炉中焙烧，自然冷却后取出，得初次改性硅藻土；
S203，将所述初次改性硅藻土和浓度为1.5～2.5mol/L的KCl溶液混合，振荡，离心，去上清液，清洗，烘干，即得改性硅藻土。
本发明实施例提供的焙烧的方法为：将所述混合物料在温度为400～550℃的条件下焙烧40～60min。
本发明实施例提供的步骤S102中，所述进行防火材料制备原料的准备：按照质量份数分别称取玉米秸秆30份、稻谷壳20份、麦麸15份、改性硅藻土10份、氯化石蜡粉末8份、混合石粉6份、瓷土粉3份、防火材料添加剂2份以及余量纯净水。
如图3所示，本发明实施例提供的步骤S103中，所述进行防火材料制备原料的预处理，包括：
S301，将玉米秸秆、稻谷壳、麦麸、改性硅藻土、氯化石蜡粉末、混合石粉、瓷土粉以及防火材料添加剂依次置于搅拌装置中进行搅拌混合处理，加入纯净水，混匀，得到混合原料；
S302，将所述混合原料装入灭菌专用的灭菌箱内，将所述灭菌箱置于隧道式微波灭菌设备上进行灭菌处理；
S303，待灭菌处理完成后，将混合料冷却至室温，压实密封后，放置在无阳光直射的阴凉干燥处，得混合料。
本发明实施例提供的灭菌处理的时间为20～30min。
如图4所示，本发明实施例提供的步骤S104中，所述进行发酵菌液的制备，包括：
S401，将海藻经超微粉碎后获得粒度为20～120μm的海藻粉；
S402，分别对嗜热脂环酸芽孢杆菌、二芽孢接合酵母菌和乳酸乳球菌进行活化处理，得活化后的三种菌液；
S403，将海藻粉与所述活化后的嗜热脂环酸芽孢杆菌菌液混合，进行第一次发酵，去除活化嗜热脂环酸芽孢杆菌菌体后获得第一海藻发酵液；
S404，向所述第一海藻发酵液中接种所述二芽孢接合酵母菌，进行第二次发酵，得第二海藻发酵液；
S405，向所述第二海藻发酵液中接种所述乳酸乳球菌，进行第三次发酵，得第三海藻发酵液；
S406，将所述第三海藻发酵液依次进行后熟、固液分离处理，液相组分即为发酵菌液。
本发明实施例提供的第一次发酵的温度为30～32℃，发酵时间为24～48h；所述第二次发酵和第三次发酵的温度为35～37℃，发酵时间为48～72h。
本发明实施例提供的后熟处理的方法为：将所述第三海藻发酵液置于10～15℃的条件下后熟处理10～50d。
如图5所示，本发明实施例提供的步骤S105中，所述进行防火材料的制备，包括：
S501，于无菌接种室内将混合料接种于发酵菌液中，搅拌，放入超声仪中进行超声处理；
S502，将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于黑暗无菌室内培养；
S503，待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，干燥，即得以玉米秸秆为基材的防火材料。
本发明实施例提供的超声处理的方法为：在200～300W的条件下超声处理20～40min。
本发明实施例提供的培养方法为：将培养原料压实密封后于温度22～35℃、环境相对湿度50～70％、二氧化碳浓度为3000～11000PPM的黑暗无菌室内培养7～15天。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，进行改性硅藻土的制备：称取硅藻土，向硅藻土中加入同等质量份数的氢氟酸和硫酸以及2～3倍质量份数的去离子水搅拌均匀，得混合物料；将所述混合物料转移至马弗炉中焙烧，自然冷却后取出，得初次改性硅藻土；将所述初次改性硅藻土和浓度为1.5～2.5mol/L的KCl溶液混合，振荡，离心，去上清液，清洗，烘干，即得改性硅藻土，备用；
步骤二，进行防火材料制备原料的准备：按照质量份数分别称取玉米秸秆30份、稻谷壳20份、麦麸15份、改性硅藻土10份、氯化石蜡粉末8份、混合石粉6份、瓷土粉3份、防火材料添加剂2份以及余量纯净水，备用；
步骤三，进行防火材料制备原料的预处理：将玉米秸秆、稻谷壳、麦麸、改性硅藻土、氯化石蜡粉末、混合石粉、瓷土粉以及防火材料添加剂依次置于搅拌装置中进行搅拌混合处理，加入纯净水，混匀，得到混合原料；将所述混合原料装入灭菌专用的灭菌箱内，将所述灭菌箱置于隧道式微波灭菌设备上进行灭菌处理；待灭菌处理完成后，将混合料冷却至室温，压实密封后，放置在无阳光直射的阴凉干燥处，得混合料，备用；
步骤四，进行发酵菌液的制备：将海藻经超微粉碎后获得粒度为20～120μm的海藻粉；分别对嗜热脂环酸芽孢杆菌、二芽孢接合酵母菌和乳酸乳球菌进行活化处理，得活化后的三种菌液；将海藻粉与所述活化后的嗜热脂环酸芽孢杆菌菌液混合，进行第一次发酵，去除活化嗜热脂环酸芽孢杆菌菌体后获得第一海藻发酵液；向所述第一海藻发酵液中接种所述二芽孢接合酵母菌，进行第二次发酵，得第二海藻发酵液；向所述第二海藻发酵液中接种所述乳酸乳球菌，进行第三次发酵，得第三海藻发酵液；将所述第三海藻发酵液依次进行后熟、固液分离处理，液相组分即为发酵菌液，备用；
步骤五，进行防火材料的制备：于无菌接种室内将混合料接种于发酵菌液中，搅拌，放入超声仪中进行超声处理；将接种后的培养原料装入专用模具内，压实密封后于黑暗无菌室内培养；待模具中的材料上长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出，干燥，即得以玉米秸秆为基材的防火材料。
2.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述焙烧的方法为：将所述混合物料在温度为400～550℃的条件下焙烧40～60min。
3.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述灭菌处理的时间为20～30min。
4.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述第一次发酵的温度为30～32℃，发酵时间为24～48h；所述第二次发酵和第三次发酵的温度为35～37℃，发酵时间为48～72h。
5.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述后熟处理的方法为：将所述第三海藻发酵液置于10～15℃的条件下后熟处理10～50d。
6.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述超声处理的方法为：在200～300W的条件下超声处理20～40min。
7.如权利要求1所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述培养方法为：将培养原料压实密封后于温度22～35℃、环境相对湿度50～70％、二氧化碳浓度为3000～11000PPM的黑暗无菌室内培养7～15天。
8.一种应用如权利要求1～7任意一项所述玉米秸秆为基材的防火材料的制备方法制备得到的玉米秸秆为基材的防火材料，其特征在于，所述玉米秸秆为基材的防火材料按照质量份数计，由玉米秸秆30～50份、稻谷壳20～40份、麦麸15～25份、改性硅藻土10～20份、氯化石蜡粉末8～15份、混合石粉6～12份、瓷土粉3～6份、防火材料添加剂2～4份以及余量纯净水组成。
9.如权利要求8所述玉米秸秆为基材的防火材料，其特征在于，所述混合石粉按照质量份数计，由膨胀珍珠岩30～40份、石英砂20～30份、滑石粉15～20份、生石灰15～30份以及石膏粉10～20份组成。
10.如权利要求8所述玉米秸秆为基材的防火材料，其特征在于，所述防火材料添加剂按照质量份数计，由阻燃剂30～50份、润滑剂20～40份、相容剂15～20份、稳定剂10～20份、抗氧剂8～15份以及胶粘剂6～12份组成。
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