一种隔热的生物质基建筑板材的制备工艺的制作方法

一种隔热的生物质基建筑板材，属于新型环保建材领域。

背景技术：

1、现有技术中，生物质基建筑板材通常采用木质纤维作为主要原料，通过添加胶黏剂和其它添加剂进行压制而成。这些板材在力学性能和环保性方面具有一定的优势，但在隔热性能方面仍存在一些不足。具体来说，现有技术中制备的生物质基建筑板材通常具有较低的导热系数，使得其隔热性能较差。此外，一些制备方法中使用的胶黏剂和添加剂可能含有对人体和环境有害的物质，不符合环保要求。

2、针对传统节能建筑板材所存在的研发生产效率低、生产过程污染大、工艺复杂、控温性能与力学强度兼容性差等问题，利用生物质纤维间氢键解离重组机制、开发生物质基新型隔热建筑基材的水诱导绿色生产技术、相变材料缠绕生长技术，创制具有高温控性能、绿色环保的生物质基新型建筑板材，大幅度提升生物质基新型建筑板材的生产效率，提供产品性能，拓宽其应用领域，降低环境污染。

技术实现思路

1、为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种隔热的生物质基建筑板材的制备工艺。

2、本发明提供一种隔热的生物质基建筑板材的制备工艺，具体包含以下步骤：

3、步骤（1）生物质原料的混合分散

4、s11取适量木粉进行破碎处理，处理之后将木粉在一定条件下烘干，取烘干后的木粉进行筛分，得到一定粒径的生物质颗粒；

5、s12将生物质颗粒与适量的水混合，并使用搅拌器进行充分搅拌，使生物质颗粒在水中充分分散；

6、步骤（2）表面活性剂的制备

7、s21将脂肪醇和硫酸加入反应釜中，搅拌均匀；然后升温至合适温度，进行酯化反应；

8、s22将酯化产物加入聚合釜中，再加入催化剂氢氧化钾，同时加热至合适温度进行聚合反应；

9、s23在聚合完成后，将聚合产物加入中和釜中，用氢氧化钾中和多余的硫酸，使产物呈中性；

10、s24将中和后的产物进行漂白处理，去除其中的有色物质，然后进行精制处理，通过过滤、蒸馏去除其中的杂质和低聚物得到表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚；

11、步骤（3）生物质原料的纤维解离

12、s31在生物质颗粒与水的混合体系中，逐渐加入适量的氢氧化钾溶液，调节混合物的ph值至适宜的范围，不断搅拌一段时间；

13、s32加入适量表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，并不断搅拌，使生物质纤维在氢氧化钾碱性物质和表面活性剂得共同作用下逐渐解离成更小的纤维单元；

14、步骤（4）生物质原料的氢键重组

15、在纤维解离完成后，并且加入适量得聚乙烯吡咯烷酮，然后继续搅拌混合物，使解离后的纤维单元通过氢键等相互作用进行重新组合，形成更为紧密的网络结构；

16、步骤（5）板材压制

17、将重新组合后的混合物倒入模具中，然后在常温下进行干燥；在此过程中，混合物中的水分逐渐蒸发，并促使纤维单元进一步紧密排列，形成具有三维结构的生物质基建筑板材；

18、步骤（6）建筑板材的热处理

19、s61将制备好的生物质基建筑板材放入热处理炉中，进行预热处理；

20、s62将预热后的板材继续升温至热处理温度；

21、s63在达到热处理温度后，保持一定时间的保温处理；

22、s64将保温处理后的板材进行缓慢冷却，最终得到隔热的生物质基建筑板材。

23、作为优选，步骤（1）生物质原料的混合分散包含s11取200~350g木粉进行破碎处理，处理之后将木粉在60~75℃烘干，取烘干后的木粉进行筛分，得到60~100目得生物质颗粒；s12将生物质颗粒与500~1500ml水混合，并使用搅拌器进行充分搅拌，使生物质颗粒在水中充分分散。

24、本方法中，木粉的破碎筛分有助于将大尺寸的木块或木片破碎成细小的木粉颗粒。这一步骤能够增大木粉的表面积，使其更容易与其他原料进行混合和反应。同时，筛分过程可以去除较大的颗粒和杂质，确保原料的均匀性和一致性。这对于后续制备均匀、质量稳定的隔热生物质基建筑板材至关重要。木粉与水的充分混合有助于形成均匀的浆料。水作为混合介质，能够促进木粉与其他原料的均匀分散，形成稳定的混合体系。这种均匀的浆料在后续的成型和压制过程中更容易获得均匀的板材结构，从而提高板材的力学性能和隔热性能。

25、作为优选，步骤（2）表面活性剂的制备包含s21将1~2g脂肪醇和10~15ml硫酸加入反应釜中，搅拌均匀；然后升温至100~120℃，进行酯化反应直至醇的转化率达到95%以上；s22将酯化产物加入聚合釜中，再加入0.2~0.8g催化剂氢氧化钾，同时加热至140~180℃进行聚合反应，聚合时间为2~4h；s23在聚合完成后，将聚合产物加入中和釜中，用氢氧化钾中和多余的硫酸，保持温度在90~100℃，中和1~2h使产物呈中性；s24将中和后的产物进行漂白处理，去除其中的有色物质，然后进行精制处理，通过过滤、蒸馏去除其中的杂质和低聚物得到表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚。

26、本方法中，在制备隔热的生物质基建筑板材的过程中加入了表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，能够有效地降低生物质原料之间的界面张力，促进原料的均匀分散。在混合分散过程中，由于脂肪醇聚氧乙烯醚的这种特性，生物质原料可以更加均匀地混合在一起，避免了局部浓度过高或过低的问题，提高了原料的混合效率；能够增强生物质原料之间的相互作用力。它可以通过氢键等作用与原料中的亲水基团形成结合，从而提高原料的整体稳定性。这种结合作用有助于在后续的成型和压制过程中形成更加致密的板材结构，提高板材的力学性能和隔热性能；加入脂肪醇聚氧乙烯醚改善板材表面性能的作用。通过在板材表面形成一层薄薄的憎水膜，脂肪醇聚氧乙烯醚可以增强板材的防水性能，提高其耐久性和抗腐蚀性。这有助于延长板材的使用寿命，并使其在复杂环境中保持稳定的性能。

27、作为优选，步骤（3）生物质原料的纤维解离包含s31在生物质颗粒与水的混合体系中，逐渐加入5~8g氢氧化钾溶液，调节混合物的ph值8~10，不断搅拌1~2h；s32加入0.1~0.4g表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，并不断搅拌1~2h，使生物质纤维在氢氧化钾碱性物质和表面活性剂得共同作用下逐渐解离成更小的纤维单元。

28、本方法中，在制备隔热的生物质基建筑板材过程中，创造性的进行纤维解离，纤维解离将生物质原料分解成更细小的纤维，增加了原料的表面积。这有助于增大原料与其他成分的接触面积，促进后续的混合和反应过程；通过纤维解离，原本的生物质原料被分解成更小的纤维，可以更均匀地分散在混合物中。这种均匀的分布有助于在压制过程中形成更加均匀和致密的板材结构，从而提高板材的性能；纤维解离过程中，纤维表面的羟基暴露出来，增加了与其它成分发生氢键结合的机会。氢键的形成有助于增强纤维之间的相互作用力，提高板材的整体稳定性和隔热性能。在解离过程中，加入氢氧化钾，其作为强碱，能够与生物质原料中的纤维发生反应，促进纤维的解离。通过与纤维表面的羟基结合，氢氧化钾能够削弱纤维之间的氢键作用，使其更容易被分解成更细小的纤维。这种解离作用有助于提高原料的分散性和混合效率，为后续的板材制备打下良好的基础。

29、作为优选，步骤（4）生物质原料的氢键重组包括在纤维解离完成后，并且加入0.2~0.8g聚乙烯吡咯烷酮，然后继续搅拌混合物2~4h，使解离后的纤维单元通过氢键等相互作用进行重新组合，形成更为紧密的网络结构。

30、本方法中，通过氢键重组，生物质纤维能够形成更加有序和稳定的结构。这有助于提高板材的力学性能和隔热性能，使其具有更好的耐久性和稳定性；氢键的重组有助于增强纤维之间的结合力，使板材在受到外力作用时不易发生变形或开裂。这有助于提高板材的使用寿命和安全性；通过氢键重组，生物质纤维能够更加均匀地分散在混合物中，形成更加均匀的板材结构。这有助于提高板材的性能一致性和稳定性。在氢键重组中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮作为一种高分子化合物，具有多个可以与纤维表面羟基结合的极性基团。这些基团能够与纤维表面紧密结合，促进氢键的形成，加速氢键重组的过程；聚乙烯吡咯烷酮通过与纤维表面的羟基结合，能够形成稳定的复合物。这种复合物能够增强纤维的稳定性，使其在加工过程中不易受热分解或发生化学反应，从而提高板材的质量和性能。

31、作为优选，步骤（5）板材压制包括将重新组合后的混合物倒入模具中，施加10~60mpa的压力，然后在100~140℃下进行干燥6~12h；在此过程中，混合物中的水分逐渐蒸发，并促使纤维单元进一步紧密排列，得到具有三维结构的生物质基建筑板材。

32、本方法中，通过压制过程，生物质原料被压缩成一定厚度的板材。在压制过程中，原料中的纤维和添加剂等成分被紧密地结合在一起，形成致密的内部结构。这种致密的结构有助于提高板材的整体强度和稳定性。经过压制后，生物质原料中的纤维在压力的作用下形成更加牢固的网状结构。这种结构在力学性能上更加稳定，能够提高板材的抗拉强度、抗压强度等性能。这有助于生产出更加耐用、性能优异的隔热建筑板材。压制过程中，原料中的纤维等成分被均匀地分散并紧密结合在一起，形成更加有序的结构。这种有序的结构有助于减少热量的传递，提高板材的隔热性能。同时，压制还可以使板材具有更好的厚度一致性和尺寸稳定性，使其在实际应用中具有更好的隔热效果。

33、作为优选，步骤（6）建筑板材的热处理包括s61将制备好的生物质基建筑板材放入热处理炉中进行预热处理，预热温度至150~200℃，预热时间为30~60min；s62将预热后的板材继续以5~10℃/min的升温速率至200~300℃的热处理温度；s63在达到热处理温度后，保持30~60min的时间，进行保温处理；s64将保温处理后的板材进行缓慢冷却，最终得到隔热的生物质基建筑板材。

34、本方法中，通过预热的热处理，可以使板材的各个部分能够均匀地加热，有助于减少在后续的热处理过程中因温度变化而产生的应力和开裂；升温可以加快板材中纤维等成分的化学反应速度，有助于提高板材的性能；保温操作可以维持板材在所需的温度下保持一段时间，使纤维和添加剂等成分能够充分地进行化学反应，提高板材的性能；保温过程中，板材中的纤维和添加剂等成分可以更加均匀地扩散和结合，有助于提高板材的结构均匀性和稳定性；缓慢冷却可以减少板材在高温下的变形和开裂的风险，提高板材的稳定性和品质，冷却可以促进板材中成分的相变过程，有助于提高板材的性能。

35、本发明制备的隔热的生物质基建筑板材，具有保温隔热效果，且结构可控，耐久性好，在建筑板材的使用领域中具有非常好高的应用前景