[發明專利]一種防火阻燃的秸稈復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110019798.4
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112852447B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 肖力光;孫珂;劉喜旭;王敬維;蔣大偉
• 申請（專利權）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: C09K21/14
• 分類號: C09K21/14
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發明提供了一種防火阻燃的秸稈復合材料及其制備方法和應用，涉及建筑材料技術領域。本發明所述秸稈復合材料，充分利用稻殼灰的熱穩定性和其內部復雜的孔結構吸附性能，制備具有防火阻燃性能的稻殼灰/秸稈復合材料材料。達到利用廢棄物制備具有阻燃性能的秸稈復合材料。對利用工業廢棄物開發新型建筑防火材料的應用，提升其附加價值具有重要的意義。所述秸稈復合材料，具有工藝簡單，對環境無污染和成本低廉等特點，為開發秸稈及稻殼燃燒剩余物?稻殼灰的再利用提供了新的想法，同時將其在建筑材料領域中的應用提供了新的途徑。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種防火阻燃的秸稈復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

秸稈的主要成分是纖維素、半纖維素、木質素、果膠及蠟質等，其中纖維素為主要成分，它是由D-葡萄糖基通過β-(1、4)苷鍵鏈接起來的線性高分子聚合物，起骨架作用，是提供力學性質的主要成分。半纖維素是與纖維素連接的物質，起粘結作用，主要由己糖、戊糖、半乳糖等組成。秸稈的微觀結構外層是以SiO₂為骨架包裹一層致密的纖維素，中層和內層主要是木質素和半纖維素，通過微觀觀察玉米秸稈結構較疏松多孔。秸稈經過粉碎后與礦棉、玻璃棉等的導熱系數相似，秸稈具有良好的生物降解性能及阻裂增韌性能，也是一種多孔保溫及吸聲材料。秸稈作為一種生物質材料容易在高溫條件下氧化燃燒，為更好的利用其特性，學者們對秸稈改性增強其阻燃性進行了大量的研究。

水稻、小麥和玉米作為我國農業生產中3種最主要的農作物，年產量極高，可以為我國提供大量的生物質燃料。據報道，近幾年我國將相繼建成幾十家綠色能源發電企業，目前并網發電的企業也有十幾家，主要是利用農作物的桔桿、稻殼等生物質作燃料。每家發電企業年發電量將超過億千瓦時，每年可節約標準煤萬多噸，減少排放、等溫室氣體約萬噸，與此同時，每家發電企業每年將排放稻殼灰(除桔打灰外)約1萬噸。稻殼中所含的無定形SiO₂是一種很有價值的礦物。自然界中的大多數SiO₂呈結晶狀態存在，無定形SiO2極為稀少。稻殼的燃燒熱值為12kJ/kg～15kJ/kg，燃燒稻殼2kg～3kg即可供生產1度電量。稻殼灰是電廠高溫燃燒稻殼所剩余的產物。稻殼灰的篩余量比較大且稻殼灰的總體粒徑也較大，說明稻殼灰的巨大比表面積不是由于粒徑微小而產生的而是稻殼灰的顆粒內部可能存在比較復雜的孔隙結構。經分析XRD圖譜中出現了明顯的β-磷石英的特征峰，稻殼在高溫煅燒下活性SiO₂發生了晶型的轉變。晶態的SiO₂含量為20.14％，無定形的SiO₂含量為67.75％。

由于火災是世界上發生頻率較高的一種災害，目前多發生在人類活動的范圍當中，嚴重影響了各國及城市的經濟發展。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、環境友好、能夠使容易燃燒的秸稈轉變成具有阻燃性能的材料的制備方法，達到利用廢棄物制備具有阻燃性能的秸稈復合材料，對利用工業廢棄物開發新型建筑防火材料的應用，提升其附加價值具有重要的意義。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種防火阻燃的秸稈復合材料，所述秸稈復合材料包括以下重量百分含量的原料：秸稈15％～40％，稻殼灰3％～55％，四硼酸鈉5％～15％，尿素10％～25％，磷酸三鈉10％～25％。

優選的是，所述秸稈的含水率低于10％，且長度為5～15mm。

本發明的另一個目的是提供所述秸稈復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將秸稈浸泡在氫氧化鈉的水溶液中恒溫處理2～6h，得堿浸秸稈；所述氫氧化鈉的水溶液中氫氧化鈉的質量百分濃度為4％；

(2)流水清洗所述堿浸秸稈，晾干得秸稈纖維；

(3)煅燒稻殼灰后，與四硼酸鈉混合利用球磨機粉磨，得稻殼灰/四硼酸鈉復合材料；