一种节能建筑用固废基保温板的制备方法与流程

本发明涉及建筑材料，具体为一种节能建筑用固废基保温板的制备方法。

背景技术：

1、随着我国经济的快速发展和城市化的进程，建筑业的能源消耗和碳排放日益增加，给环境和社会带来了巨大的压力。同时，工业生产过程中产生了大量的固体废弃物，如粉煤灰、脱硫石膏、冶金渣等，这些固废的堆存和处理也造成了严重的环境污染和资源浪费。因此，开发一种能够利用工业固废制备节能建筑用保温材料的方法，既可以实现固废的高效利用，又可以满足建筑节能的要求，具有重要的社会意义和经济价值。

2、目前，市场上常用的保温材料主要有有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料三大类。其中，有机保温材料如聚苯板、聚氨酯泡沫等，虽然具有轻质、保温性能好等优点，但也存在易燃、易老化、易释放有毒气体等缺点，不利于环境保护和人体健康。无机保温材料如岩棉板、泡沫玻璃、泡沫混凝土等，虽然具有防火、防潮、耐久等优点，但也存在吸水性强、导热系数高、原料成本高、制备工艺复杂等缺点，不利于节能降耗和成本控制。复合保温材料如挤塑板、硅酸钙板、硅酸镁板等，虽然具有使用寿命长、性能稳定等优点，但也存在导热系数高、力学强度低、生产成本高等缺点，不利于提高保温效果和降低工程造价。

3、为了克服现有保温材料的不足，本发明提出了一种利用生物质废弃物和工业固废制备节能建筑用固废基保温板的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种节能建筑用固废基保温板的制备方法，具备利用生物质废弃物和工业固废制备轻质、高强、低导热、防火、耐久的保温板的优点，解决了背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能建筑用固废基保温板的制备方法，包括以下步骤：

3、(a)将生物质废弃物经过破碎、干燥、筛分预处理，得到生物质原料；

4、(b)将生物质原料置于热解炉中，控制温度在300-800℃，时间在30-120分钟，进行热解反应，得到生物质炭；

5、(c)将生物质炭置于活化炉中，控制温度在800-1000℃，时间在60-180分钟，同时通入活化剂如水蒸气、二氧化碳、空气，进行活化反应，得到活性生物质炭；

6、(d)将活性生物质炭置于改性炉中，控制温度在100-300℃，时间在10-60分钟，同时通入改性剂，进行改性反应，得到改性生物质炭；

7、(e)将改性生物质炭与水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水材料按比例混合，然后加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙助剂，搅拌混合，制得保温板浆料；

8、(f)将保温板浆料倒入模具中，控制温度在20-60℃，时间在2-24小时，进行恒温养护处理，然后脱模，得到半成品保温板；

9、(g)将半成品保温板置于空气中，控制温度在20-60℃，时间在7-28天，进行自然养护处理，得到成品保温板；

10、(h)将成品保温板进行陈腐处理、练泥处理、压片成型，得到粉煤灰基坯体；

11、(i)将粉煤灰基坯体浸泡在含有生物酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板。

12、优选的，所述生物酶是选自纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、乳酸酶、酒精酶、醋酸酶、甘油酶、氨基酸酶、核酸酶、磷酸酶、硫酸酶、硝酸酶、硫化氢酶、甲烷酶任一或几种的组合。

13、优选的，所述生物质原料的粒度为0.5-10mm，含水率为5-15％；所述热解反应的产物中，生物质炭的收率为20-40％，含碳率为60-80％，灰分为5-15％，挥发分为5-15％。

14、优选的，所述活化反应的产物中，活性生物质炭的比表面积为500-1500m2/g，孔容为0.2-0.8cm3/g，孔径分布为0.5-50nm；所述改性反应的产物中，改性生物质炭的含硅率为0.5-5％，含氧率为10-20％，含氮率为0.5-5％。

15、优选的，所述保温板浆料的重量配比为：改性生物质炭：水泥：石膏：聚丙烯纤维：聚苯乙烯泡沫颗粒：乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维：去离子水＝10-30：10-30：10-30：1-5：5-15：1-5：20-40；所述助剂的用量重量比为：植物蛋白发泡剂：羧甲基纤维素钠：硬脂酸钙＝0.5-2：0.1-0.5：0.1-0.5；所述陈腐处理的时间为2-4小时，温度为40-60℃。

16、优选的，所述练泥处理的时间为10-20分钟，温度为50-70℃；所述压片处理的压力为5-10mpa，时间为5-10秒；所述生物酶的用量为粉煤灰基坯体的重量的0.1％-10％；所述浸泡处理的时间为1-24小时，温度为20-60°c，ph值为4-9。

17、优选的，所述生物质废弃物选自稻壳、碎玻璃、玉米秸秆、花生壳、棉花秸秆、木屑、锯末、纸屑、竹片；

18、所述活化剂选自水蒸气、二氧化碳、氮气和氯气；

19、所述改性剂选自硅烷偶联剂、有机硅树脂、聚合物乳液；

20、所述水泥选自硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、硫铝酸盐水泥、硫铁酸盐水泥；

21、所述石膏选自天然石膏、脱硫石膏和磷酸钙石膏。

22、优选的，所述聚丙烯纤维的长度为3-15mm，直径为10-50μm，强度为300-500mpa，弹性模量为3-5gpa，断裂伸长率为10-20％。

23、优选的，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的粒径为0.5-5mm，密度为10-30kg/m3，热导率为0.03-0.05w/(m·k)，抗压强度为0.1-0.3mpa，吸水率为0.5-1.5％。

24、优选的，所述乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维的制备方法为：

25、(a)将乙酸纤维素、聚丙烯酰胺、丝素蛋白、氧化石墨烯按一定比例溶解于乙醇/水混合溶剂中，得到复合溶液；

26、(b)将复合溶液通过静电纺丝装置纺制成纤维，收集于金属网上，得到复合纤维膜；

27、(c)将复合纤维膜置于冷冻干燥机中，控制温度在-50-0℃，时间在24-72小时，进行冷冻干燥处理，得到复合气凝胶纤维；

28、所述乙酸纤维素、聚丙烯酰胺、丝素蛋白、氧化石墨烯的质量比为10-30：10-30：10-30：1-5；所述乙醇/水的体积比为70-90：30-10；所述复合溶液的浓度为10-30wt％；所述静电纺丝装置的电压为10-30kv，流速为0.5-2ml/h，喷头与金属网的距离为10-30cm。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

30、1、本发明通过设置热解、活化、改性等反应步骤，提高了生物质炭的比表面积、孔容、孔径分布和含硅、含氧、含氮率，增强了其保温性能和力学强度，达到了利用生物质废弃物制备高性能保温材料的效果；

31、2、本发明通过设置植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，使保温板浆料具有良好的流动性、稳定性和发泡性，降低了保温板的密度和导热系数，提高了保温板的抗压强度和吸水率，达到了利用水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒等工业固废制备轻质保温材料的效果；

32、3、本发明通过设置乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维，增加了保温板的弹性模量、断裂伸长率和热稳定性，提高了保温板的抗裂性和耐久性，达到了利用生物质纤维和纳米材料制备高强保温材料的效果；

33、4、本发明通过设置生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，实现了粉煤灰基保温板的固化和稳定化，降低了粉煤灰基保温板的含水率和吸水率，提高了粉煤灰基保温板的抗压强度和抗冻性，达到了利用粉煤灰制备固废基保温板的效果。