本發(fā)明涉及板材，特別是一種生物質(zhì)阻燃隔熱板材及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源十分豐富，稻草秸稈、小麥秸稈和玉米秸稈為3大農(nóng)作物秸稈。據(jù)專家測算，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量為7.26億噸，約占全世界秸稈總量的30%，目前農(nóng)作物秸稈的有效利用率僅有33%。做好農(nóng)作物秸稈的綜合加工利用，不僅能減少秸稈燃燒對環(huán)境造成的污染，而且也是實(shí)踐發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重大戰(zhàn)略課題。
我國是木質(zhì)人造板生產(chǎn)和消費(fèi)大國，人造板年產(chǎn)量已突破1億m3，每年需木材原料2億多 m3。近十年來，我國人造板產(chǎn)量每年以20%的速度增長，給國內(nèi)森林資源造成了極大壓力，木材供給缺口愈來愈大，每年需進(jìn)口木材及其制品近2億m3。由于木材原料供應(yīng)不足，許多人造板生產(chǎn)企業(yè)面臨限產(chǎn)、停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。生物質(zhì)包括農(nóng)作物秸稈、果殼、薪柴及它們的炭化物是可替代木材作為生產(chǎn)纖維板、刨花板的原料。近年來，我國在生物質(zhì)綜合利用方面投入了大量的人力、物力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。目前，已有部分的生物質(zhì)資源被用來生產(chǎn)生物質(zhì)板材。由于現(xiàn)有生產(chǎn)的生物質(zhì)板材采用異氰酸酯、脲醛樹脂等有機(jī)膠黏劑，致使其價格高昂，并且此類板材具有易燃、易潮、隔熱性能差、成型階段能耗大、釋放有毒氣體等技術(shù)問題，限制了生物質(zhì)板材行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，開發(fā)具有高強(qiáng)度及阻燃性能于一體、價格低廉、隔熱性能好、生產(chǎn)能耗低的環(huán)保型生物質(zhì)板材，已迫在眉睫。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種生物質(zhì)阻燃隔熱板材及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有生物質(zhì)板材易燃、易潮、隔熱性能差、成型階段能耗大、釋放有毒氣體等技術(shù)的問題。
本發(fā)明解決的技術(shù)方案是：該生物質(zhì)阻燃熱板材，是由生物質(zhì)原料與膠黏劑按質(zhì)量比1:0.3-1構(gòu)成；
所述生物質(zhì)原料為農(nóng)作物秸稈、果殼、薪柴及碳化物，粉碎成過60目篩的粉狀；
所述的膠黏劑是由重量計(jì)的：硅溶膠或模數(shù)為2.85的水玻璃40-50份、氯化鋁3-5份、填料5-15份、固化劑3-5份、穩(wěn)定劑1-2份制成；
所述的填料為氧化鋁、氧化鋅和氧化鎂以質(zhì)量比1-3:1:1組成的復(fù)合物；
所述的固化劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂或氫氧化鋅中的一種；
所述的穩(wěn)定劑為羥甲基纖維素鈉。
本發(fā)明的制備方法是：1）生物質(zhì)原料的預(yù)處理：以農(nóng)作物秸稈、果殼、薪柴或炭化物為生物質(zhì)原料，清除雜物及腐爛部分，然后室溫晾干至質(zhì)量含水率為4.5～5.5%，再粉碎至過60目篩的粉狀；
2）配料：先配置膠黏劑，方法是：將硅溶膠或模數(shù)為2.85的水玻璃置于容器內(nèi)，攪拌下依次加入氯化鋁，填料，固化劑和穩(wěn)定劑，在轉(zhuǎn)速為1500r/min攪拌30min，即成膠黏劑；
再將生物質(zhì)粉與膠黏劑混合在一起，得混合料；
3）固化成型：方法是：先將壓板模具內(nèi)壁涂一層三星臘脫模劑，然后將混合料注入模具中，抽真空，在室溫下，以1.5×107-2.0×107牛頓的壓力壓制成型，靜置5-10min，脫除模具，成生物質(zhì)阻燃隔熱板坯，在50℃～250℃下固化干燥2.5-3.5h，定型，再對定型的板坯進(jìn)行裁邊、定厚拋光，即為成品的生物質(zhì)阻燃隔熱板材。
本發(fā)明原材料豐富，制備方法簡單，節(jié)能環(huán)保，其產(chǎn)品具有阻燃、防水、防蟲、機(jī)械性能高、隔熱性能好、價格較低等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)和社會效益巨大。
具體實(shí)施方式：
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作具體說明：
本發(fā)明在具體實(shí)施中，可由以下實(shí)施例給出：
實(shí)施例1：本發(fā)明生物質(zhì)阻燃隔熱板材，是由生物質(zhì)原料與膠黏劑按質(zhì)量比1:0.5構(gòu)成，所述的膠黏劑是由重量份數(shù)計(jì)的水玻璃50份、氯化鋁5份、填料5份、氫氧化鎂3份和羥甲基纖維素鈉1份制成，所述填料為質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋁、氧化鎂和氧化鋅的混合物； 其制備方法是：包括以下步驟：1）生物質(zhì)原料的預(yù)處理：以農(nóng)作物秸稈、果殼、薪柴或炭化物為生物質(zhì)原料，清除雜物及腐爛部分，然后室溫晾干至質(zhì)量含水率為4.5～5.5%，再粉碎至過60目篩的粉狀；
2）配料：先配置膠黏劑，方法是：將水玻璃置于容器內(nèi)，攪拌下依次加入氯化鋁，填料，氫氧化鎂和羥甲基纖維素鈉，在速度為1500r/min攪拌30min，即成膠黏劑；
再將生物質(zhì)粉與膠黏劑混合在一起，得混合料；
3）固化成型：方法是：先將壓板模具內(nèi)壁涂一層三星臘脫模劑，然后將混合料注入模具中，抽真空，在室溫下，以1.5×107-2.0×107牛頓的壓力壓制成型，靜置5-10min，脫出模具，成生物質(zhì)阻燃隔熱板坯，在50℃～250℃下固化干燥2.5-3.5h，定型，再對定型的板坯進(jìn)行裁邊、定厚拋光，即為成品的生物質(zhì)阻燃隔熱板材。
實(shí)施例2：本發(fā)明生物質(zhì)阻燃隔熱板材，是由生物質(zhì)原料與膠黏劑按質(zhì)量比1:0.6構(gòu)成，所述的膠黏劑是由重量份數(shù)計(jì)的水玻璃45份、氯化鋁3份、填料15份、氫氧化鎂3份和羥甲基纖維素鈉1份制成，所述填料為質(zhì)量比為2:1:1的氧化鋁、氧化鎂和氧化鋅的混合物； 制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3：本發(fā)明生物質(zhì)阻燃隔熱板材，是由生物質(zhì)原料與膠黏劑按質(zhì)量比1:0.4構(gòu)成，所述的膠黏劑是由重量份數(shù)計(jì)的水玻璃50份、氯化鋁5份、填料10份、氫氧化鎂5份和羥甲基纖維素鈉1份制成，所述填料為質(zhì)量比為3:1:1的氧化鋁、氧化鎂和氧化鋅的混合物；制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例4：本發(fā)明生物質(zhì)阻燃隔熱板材，是由生物質(zhì)原料與膠黏劑按質(zhì)量比1:0.7構(gòu)成，所述的膠黏劑是由重量份數(shù)計(jì)的水玻璃50份、氯化鋁4份、填料8份、氫氧化鎂5份和羥甲基纖維素鈉2份制成，所述填料為質(zhì)量比為2:1:1的氧化鋁、氧化鎂和氧化鋅的混合物；制備方法同實(shí)施例1。
申請人還要指出的是，所述的步驟3）中生物質(zhì)阻燃隔熱板材壓制時，還可采用微波干燥法、紅外線干燥法或電加熱干燥法對所述生物質(zhì)阻燃隔熱定型板坯進(jìn)行固化干燥。
由上述可以看出，本發(fā)明是一種生物質(zhì)阻燃隔熱板材，其生產(chǎn)原料采用的生物質(zhì)包括農(nóng)作物秸稈、果殼、薪柴及其炭化物。采用的膠黏劑為硅溶膠或水玻璃、氯化鋁、填料、固化劑、穩(wěn)定劑合成的新型無機(jī)阻燃膠黏劑。將生物質(zhì)原料粉碎后與膠黏劑擠壓成型，產(chǎn)品中不含游離甲醛，對人體健康無危害。
硅溶膠或水玻璃為主膠料，氯化鋁能夠和水玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促使水玻璃的凝膠和聚合，鋁離子進(jìn)入硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，形成緊密結(jié)合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)膠黏劑與秸稈的膠結(jié)強(qiáng)度及所生產(chǎn)板材的耐水性；氧化鋁、氧化鎂和氧化鋅為填料，氧化鋁是典型的兩性氧化物，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，將其作為膠黏劑的骨架材料，能夠增強(qiáng)所生產(chǎn)板材的力學(xué)性能及耐磨性。氧化鎂的分子結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和耐燃燒性能，能承受高溫并具有阻溫性能，氧化鎂作為膠黏劑的添加劑能夠使其生產(chǎn)的板材具有優(yōu)異的阻燃隔熱效果。氧化鋅是水玻璃膠黏劑的一種常用添加劑，其添加能縮短板材的硬化時間和提高板材的耐水性能。三者共同作用顯著提高了生物質(zhì)阻燃隔熱板材的性能。
經(jīng)實(shí)地應(yīng)用和測試，板材的固化成型最高溫度可達(dá)250℃，在高溫度下，膠黏劑中的硅鋁氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的硅鋁酸鹽晶體骨架結(jié)構(gòu)，顯著提高了板材的阻燃性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐水性能，板材阻燃性能最高可達(dá)A1級，密度為868-1279kg/m3，憎水率為97.0-99.0%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.15-0.27W/(m2·K)，抗壓強(qiáng)度為7-20.96MPa，抗折強(qiáng)度4.53-8.46MPa，燃燒性能為A1-B1。具有阻燃、防水、防蟲、機(jī)械性能高、隔熱性能好、價格低，節(jié)能環(huán)保，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。