一种生物质阻燃隔热板材及其制备方法技术

本发明专利技术之目的就是提供一种生物质阻燃隔热板材及其制备方法，可有效解决既具有高强度及阻燃性能于一体，生产能耗低的环保型秸秆板材的问题；是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.3‑1构成；生物质原料为农作物秸秆、果壳、薪柴及炭化物；胶黏剂是由硅溶胶或水玻璃、氯化铝、填料、固化剂、稳定剂制成；填料为氧化铝、氧化锌和氧化镁组成的复合物；所述的固化剂为氢氧化铝、氢氧化镁或氢氧化锌中的一种；所述的稳定剂为羟甲基纤维素钠。制备方法是：生物质原料的预处理：配料：热压成型：本发明专利技术原材料丰富，制备方法简单，节能环保，其产品具有阻燃、防水、防虫、机械性能高、隔热性能好、价格较低等优点，经济和社会效益巨大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及板材，特别是一种生物质阻燃隔热板材及其制备方法。
技术介绍
我国是农业大国，秸秆资源十分丰富，稻草秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆为3大农作物秸秆。据专家测算，我国农作物秸秆年产量为7.26亿吨，约占全世界秸秆总量的30%，目前农作物秸秆的有效利用率仅有33%。做好农作物秸秆的综合加工利用，不仅能减少秸秆燃烧对环境造成的污染，而且也是实践发展循环经济的重大战略课题。我国是木质人造板生产和消费大国，人造板年产量已突破1亿m3，每年需木材原料2亿多m3。近十年来，我国人造板产量每年以20%的速度增长，给国内森林资源造成了极大压力，木材供给缺口愈来愈大，每年需进口木材及其制品近2亿m3。由于木材原料供应不足，许多人造板生产企业面临限产、停产或转产。生物质包括农作物秸秆、果壳、薪柴及它们的炭化物是可替代木材作为生产纤维板、刨花板的原料。近年来，我国在生物质综合利用方面投入了大量的人力、物力进行技术攻关。目前，已有部分的生物质资源被用来生产生物质板材。由于现有生产的生物质板材采用异氰酸酯、脲醛树脂等有机胶黏剂，致使其价格高昂，并且此类板材具有易燃、易潮、隔热性能差、成型阶段能耗大、释放有毒气体等技术问题，限制了生物质板材行业的进一步发展。因此，开发具有高强度及阻燃性能于一体、价格低廉、隔热性能好、生产能耗低的环保型生物质板材，已迫在眉睫。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种生物质阻燃隔热板材及其制备方法，可有效解决现有生物质板材易燃、易潮、隔热性能差、成型阶段能耗大、释放有毒气体等技术的问题。本专利技术解决的技术方案是：该生物质阻燃热板材，是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.3-1构成；所述生物质原料为农作物秸秆、果壳、薪柴及碳化物，粉碎成过60目筛的粉状；所述的胶黏剂是由重量计的：硅溶胶或模数为2.85的水玻璃40-50份、氯化铝3-5份、填料5-15份、固化剂3-5份、稳定剂1-2份制成；所述的填料为氧化铝、氧化锌和氧化镁以质量比1-3:1:1组成的复合物；所述的固化剂为氢氧化铝、氢氧化镁或氢氧化锌中的一种；所述的稳定剂为羟甲基纤维素钠。本专利技术的制备方法是：1）生物质原料的预处理：以农作物秸秆、果壳、薪柴或炭化物为生物质原料，清除杂物及腐烂部分，然后室温晾干至质量含水率为4.5～5.5%，再粉碎至过60目筛的粉状；2）配料：先配置胶黏剂，方法是：将硅溶胶或模数为2.85的水玻璃置于容器内，搅拌下依次加入氯化铝，填料，固化剂和稳定剂，在转速为1500r/min搅拌30min，即成胶黏剂；再将生物质粉与胶黏剂混合在一起，得混合料；3）固化成型：方法是：先将压板模具内壁涂一层三星腊脱模剂，然后将混合料注入模具中，抽真空，在室温下，以1.5×107-2.0×107牛顿的压力压制成型，静置5-10min，脱除模具，成生物质阻燃隔热板坯，在50℃～250℃下固化干燥2.5-3.5h，定型，再对定型的板坯进行裁边、定厚抛光，即为成品的生物质阻燃隔热板材。本专利技术原材料丰富，制备方法简单，节能环保，其产品具有阻燃、防水、防虫、机械性能高、隔热性能好、价格较低等优点，经济和社会效益巨大。具体实施方式：以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作具体说明：本专利技术在具体实施中，可由以下实施例给出：实施例1：本专利技术生物质阻燃隔热板材，是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.5构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃50份、氯化铝5份、填料5份、氢氧化镁3份和羟甲基纤维素钠1份制成，所述填料为质量比为1:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物；其制备方法是：包括以下步骤：1）生物质原料的预处理：以农作物秸秆、果壳、薪柴或炭化物为生物质原料，清除杂物及腐烂部分，然后室温晾干至质量含水率为4.5～5.5%，再粉碎至过60目筛的粉状；2）配料：先配置胶黏剂，方法是：将水玻璃置于容器内，搅拌下依次加入氯化铝，填料，氢氧化镁和羟甲基纤维素钠，在速度为1500r/min搅拌30min，即成胶黏剂；再将生物质粉与胶黏剂混合在一起，得混合料；3）固化成型：方法是：先将压板模具内壁涂一层三星腊脱模剂，然后将混合料注入模具中，抽真空，在室温下，以1.5×107-2.0×107牛顿的压力压制成型，静置5-10min，脱出模具，成生物质阻燃隔热板坯，在50℃～250℃下固化干燥2.5-3.5h，定型，再对定型的板坯进行裁边、定厚抛光，即为成品的生物质阻燃隔热板材。实施例2：本专利技术生物质阻燃隔热板材，是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.6构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃45份、氯化铝3份、填料15份、氢氧化镁3份和羟甲基纤维素钠1份制成，所述填料为质量比为2:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物；制备方法同实施例1。实施例3：本专利技术生物质阻燃隔热板材，是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.4构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃50份、氯化铝5份、填料10份、氢氧化镁5份和羟甲基纤维素钠1份制成，所述填料为质量比为3:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物；制备方法同实施例1。实施例4：本专利技术生物质阻燃隔热板材，是由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.7构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃50份、氯化铝4份、填料8份、氢氧化镁5份和羟甲基纤维素钠2份制成，所述填料为质量比为2:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物；制备方法同实施例1。申请人还要指出的是，所述的步骤3）中生物质阻燃隔热板材压制时，还可采用微波干燥法、红外线干燥法或电加热干燥法对所述生物质阻燃隔热定型板坯进行固化干燥。由上述可以看出，本专利技术是一种生物质阻燃隔热板材，其生产原料采用的生物质包括农作物秸秆、果壳、薪柴及其炭化物。采用的胶黏剂为硅溶胶或水玻璃、氯化铝、填料、固化剂、稳定剂合成的新型无机阻燃胶黏剂。将生物质原料粉碎后与胶黏剂挤压成型，产品中不含游离甲醛，对人体健康无危害。硅溶胶或水玻璃为主胶料，氯化铝能够和水玻璃发生化学反应，促使水玻璃的凝胶和聚合，铝离子进入硅酸盐结构中，形成紧密结合的网状结构，增强胶黏剂与秸秆的胶结强度及所生产板材的耐水性；氧化铝、氧化镁和氧化锌为填料，氧化铝是典型的两性氧化物，具有较高的机械强度，将其作为胶黏剂的骨架材料，能够增强所生产板材的力学性能及耐磨性。氧化镁的分子结构具有优异的稳定性和耐燃烧性能，能承受高温并具有阻温性能，氧化镁作为胶黏剂的添加剂能够使其生产的板材具有优异的阻燃隔热效果。氧化锌是水玻璃胶黏剂的一种常用添加剂，其添加能缩短板材的硬化时间和提高板材的耐水性能。三者共同作用显著提高了生物质阻燃隔热板材的性能。经实地应用和测试，板材的固化成型最高温度可达250℃，在高温度下，胶黏剂中的硅铝氧化物发生化学反应形成稳定的硅铝酸盐晶体骨架结构，显著提高了板材的阻燃性能、机械强度和耐水性能，板材阻燃性能最高可达A1级，密度为868-1279kg/m3，憎水率为97.0-99.0%，导热系数为0.15-0.27W/(m2·K)，抗压强度为7-20.96MPa，抗折强度4.53-8.46MPa，燃烧性能为A1-B1。具有阻燃、防水、防虫、机械性能高、隔热性能好、价格低，节能环保，具有巨大的经济和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质阻燃隔热板材，其特征是：由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.3‑1构成；所述生物质原料为农作物秸秆、果壳、薪柴及炭化物，粉碎成过60目筛的粉状；所述的胶黏剂是由重量计的：硅溶胶或模数为2.85的水玻璃40‑50份、氯化铝3‑5份、填料5‑15份、固化剂3‑5份、稳定剂1‑2份制成；所述的填料为氧化铝、氧化锌和氧化镁以质量比1‑3:1:1组成的复合物；所述的固化剂为氢氧化铝、氢氧化镁或氢氧化锌中的一种；所述的稳定剂为羟甲基纤维素钠。

【技术特征摘要】
1.一种生物质阻燃隔热板材，其特征是：由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.3-1构成；所述生物质原料为农作物秸秆、果壳、薪柴及炭化物，粉碎成过60目筛的粉状；所述的胶黏剂是由重量计的：硅溶胶或模数为2.85的水玻璃40-50份、氯化铝3-5份、填料5-15份、固化剂3-5份、稳定剂1-2份制成；所述的填料为氧化铝、氧化锌和氧化镁以质量比1-3:1:1组成的复合物；所述的固化剂为氢氧化铝、氢氧化镁或氢氧化锌中的一种；所述的稳定剂为羟甲基纤维素钠。2.根据权利要求1所述的生物质阻燃隔热板材，其特征是：由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.5构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃50份、氯化铝5份、填料5份、氢氧化镁3份和羟甲基纤维素钠1份制成，所述填料为质量比为1:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物。3.根据权利要求1所述的生物质阻燃隔热板材，其特征是：由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.6构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃45份、氯化铝3份、填料15份、氢氧化镁3份和羟甲基纤维素钠1份制成，所述填料为质量比为2:1:1的氧化铝、氧化镁和氧化锌的混合物。4.根据权利要求1所述的生物质阻燃隔热板材，其特征是：由生物质原料与胶黏剂按质量比1:0.4构成，所述的胶黏剂是由重量份数计的水玻璃50份、氯化铝5份、填料10份、氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，马磊，肖进彬，聂宁，张波，
申请(专利权)人：河南省高新技术实业总公司，
类型：发明
国别省市：河南;41