
秸稈、粉煤灰復(fù)合防水板材技術(shù)
發(fā)布時(shí)間: 2007-01-29 00:00 查看: 4714次
該項(xiàng)目是開(kāi)發(fā)以植物纖維、粉煤灰為主要原料,采用材料接枝技術(shù)與半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Semi- IPN,Semi-interpenetrating polymer network,)工藝來(lái)制備高強(qiáng)度防水復(fù)合材料。
植物纖維包括了小麥、水稻、玉米、棉花、甘蔗、向日葵等農(nóng)作物的秸稈為原料制成的短纖維, 同樣也可以使用各種樹(shù)木枝杈為原料制成的纖維粉末,木材加工所生成的木屑;粉煤灰包括了火力發(fā)電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、化工廠(chǎng)和其它行業(yè)的燃煤粉體。
粉煤灰與秸稈是工業(yè)與農(nóng)業(yè)的兩大廢棄物,解決這兩種廢棄物對(duì)環(huán)境的壓力,促使粉煤灰與秸稈資源化成為全球性的研究熱點(diǎn)。中國(guó)是世界上最大生產(chǎn)和消耗煤炭的國(guó)家,每年全世界粉煤灰年排放量為1.6億噸,我國(guó)年排放量約1.1億噸,利用率為42%,主要應(yīng)用在建材、建工、筑路、回填方面;中國(guó)也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),全球秸稈年產(chǎn)生量為29億噸,中國(guó)年產(chǎn)生6億噸,在界能源、飼料、肥料、建材等方面都有秸稈再利用技術(shù),但利用率總和還不到30%。目前我國(guó)還有0.7萬(wàn)噸的粉煤灰和4億噸的秸稈需要處理,粉煤灰的逐年堆積,占用了大量的耕地面積;某種意義上講,秸稈是農(nóng)民的累贅,沒(méi)地方放、沒(méi)有人買(mǎi),只好放火燒掉,造成了社會(huì)公害,燒得嚴(yán)重時(shí)還導(dǎo)致高速公路和民航機(jī)場(chǎng)關(guān)閉。因此,粉煤灰與秸稈的資源化項(xiàng)目,得到了國(guó)家與各級(jí)政府的鼓勵(lì)與大力支持。另一方面,國(guó)家頒發(fā)禁伐天然林木文件之后,眾多木板材廠(chǎng)家的原料來(lái)源受限制,大多處于虧損狀態(tài)。一些采用過(guò)時(shí)技術(shù)生產(chǎn)的落后產(chǎn)品,更是讓消費(fèi)者敬而遠(yuǎn)之。秸稈、粉煤灰復(fù)合防水板材的出現(xiàn),可以說(shuō)是板材廠(chǎng)家以解木材缺乏的“救市”良方,該項(xiàng)目為板材制造業(yè)提供了重要商機(jī),在國(guó)內(nèi)以及亞洲地區(qū)將具有更為廣闊的市場(chǎng)前景。
技術(shù)的先進(jìn)性:
同時(shí)采用秸稈與粉煤灰制備板材的方法,目前還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道,而以秸稈或者是粉煤灰分別制備板材和建材的方法,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道了許多專(zhuān)利與非專(zhuān)利技術(shù)、通用的方法是經(jīng)過(guò)不同材料比例的物理共混,模壓而成,這類(lèi)板材共同的缺點(diǎn)是防水性很差。
為了解決傳統(tǒng)工藝制備板材防水性差的瓶頸問(wèn)題,我們從物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)上著手研究,尋找新技術(shù)的突破口,秸稈是一種韌性材料,粉煤灰是一種剛性材料,如果將這兩種廢棄物結(jié)合起來(lái),能夠開(kāi)發(fā)出低成本高性能的板材。秸稈的主要成分是粗纖維和無(wú)氮浸出物,粉煤灰的主要組分為硅鋁酸鹽,這兩種材料的表面均含有自由的羥基,如果采用傳統(tǒng)的粘合壓板技術(shù)制得的板材,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論上分析,是靠物理吸附與部分氫鍵的集合形成,在水的存在下,物質(zhì)組分很容易離散,難以防水。
針對(duì)上述物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,我們采用材料界面接枝技術(shù)與半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)工藝,成功制備了高強(qiáng)度防水復(fù)合材料。這種材料在水中浸泡36小時(shí),吸水率低于1%;材料不發(fā)生任何漲縮現(xiàn)象。并具有優(yōu)越的防水、耐腐蝕、抗沖擊性、隔音與防蟲(chóng)等效果。材料完全不含有甲醛,是一種新型的環(huán)保材料。根據(jù)國(guó)標(biāo)測(cè)試本產(chǎn)品,它的翹曲度(10mm厚度)板材應(yīng)該低于0.5mm。本產(chǎn)品的熱變形性低于2%。靜彎曲強(qiáng)度遠(yuǎn)高于同類(lèi)產(chǎn)品的20MPa的要求。吸水厚度膨脹率遠(yuǎn)低于8%。游離甲醛低于30mg/g,本產(chǎn)品完全不含甲醛。材料抗沖擊強(qiáng)度可以順應(yīng)材料使用的環(huán)境進(jìn)行調(diào)整,可以達(dá)到20J/cm2以上。同時(shí)本品具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
這種復(fù)合材料根據(jù)用途的不同要求,通過(guò)秸稈、粉煤灰與粘合劑的比例,調(diào)節(jié)板材的厚度與強(qiáng)度,用于制備各種家具、辦公設(shè)備、汽車(chē)內(nèi)飾、室內(nèi)外裝修與建筑材料中的非承重墻體、吊頂、鋪地及不拆卸模板等材料,是名副其實(shí)的純天然綠色材料。
植物纖維包括了小麥、水稻、玉米、棉花、甘蔗、向日葵等農(nóng)作物的秸稈為原料制成的短纖維, 同樣也可以使用各種樹(shù)木枝杈為原料制成的纖維粉末,木材加工所生成的木屑;粉煤灰包括了火力發(fā)電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、化工廠(chǎng)和其它行業(yè)的燃煤粉體。
粉煤灰與秸稈是工業(yè)與農(nóng)業(yè)的兩大廢棄物,解決這兩種廢棄物對(duì)環(huán)境的壓力,促使粉煤灰與秸稈資源化成為全球性的研究熱點(diǎn)。中國(guó)是世界上最大生產(chǎn)和消耗煤炭的國(guó)家,每年全世界粉煤灰年排放量為1.6億噸,我國(guó)年排放量約1.1億噸,利用率為42%,主要應(yīng)用在建材、建工、筑路、回填方面;中國(guó)也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),全球秸稈年產(chǎn)生量為29億噸,中國(guó)年產(chǎn)生6億噸,在界能源、飼料、肥料、建材等方面都有秸稈再利用技術(shù),但利用率總和還不到30%。目前我國(guó)還有0.7萬(wàn)噸的粉煤灰和4億噸的秸稈需要處理,粉煤灰的逐年堆積,占用了大量的耕地面積;某種意義上講,秸稈是農(nóng)民的累贅,沒(méi)地方放、沒(méi)有人買(mǎi),只好放火燒掉,造成了社會(huì)公害,燒得嚴(yán)重時(shí)還導(dǎo)致高速公路和民航機(jī)場(chǎng)關(guān)閉。因此,粉煤灰與秸稈的資源化項(xiàng)目,得到了國(guó)家與各級(jí)政府的鼓勵(lì)與大力支持。另一方面,國(guó)家頒發(fā)禁伐天然林木文件之后,眾多木板材廠(chǎng)家的原料來(lái)源受限制,大多處于虧損狀態(tài)。一些采用過(guò)時(shí)技術(shù)生產(chǎn)的落后產(chǎn)品,更是讓消費(fèi)者敬而遠(yuǎn)之。秸稈、粉煤灰復(fù)合防水板材的出現(xiàn),可以說(shuō)是板材廠(chǎng)家以解木材缺乏的“救市”良方,該項(xiàng)目為板材制造業(yè)提供了重要商機(jī),在國(guó)內(nèi)以及亞洲地區(qū)將具有更為廣闊的市場(chǎng)前景。
技術(shù)的先進(jìn)性:
同時(shí)采用秸稈與粉煤灰制備板材的方法,目前還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道,而以秸稈或者是粉煤灰分別制備板材和建材的方法,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道了許多專(zhuān)利與非專(zhuān)利技術(shù)、通用的方法是經(jīng)過(guò)不同材料比例的物理共混,模壓而成,這類(lèi)板材共同的缺點(diǎn)是防水性很差。
為了解決傳統(tǒng)工藝制備板材防水性差的瓶頸問(wèn)題,我們從物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)上著手研究,尋找新技術(shù)的突破口,秸稈是一種韌性材料,粉煤灰是一種剛性材料,如果將這兩種廢棄物結(jié)合起來(lái),能夠開(kāi)發(fā)出低成本高性能的板材。秸稈的主要成分是粗纖維和無(wú)氮浸出物,粉煤灰的主要組分為硅鋁酸鹽,這兩種材料的表面均含有自由的羥基,如果采用傳統(tǒng)的粘合壓板技術(shù)制得的板材,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論上分析,是靠物理吸附與部分氫鍵的集合形成,在水的存在下,物質(zhì)組分很容易離散,難以防水。
針對(duì)上述物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,我們采用材料界面接枝技術(shù)與半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)工藝,成功制備了高強(qiáng)度防水復(fù)合材料。這種材料在水中浸泡36小時(shí),吸水率低于1%;材料不發(fā)生任何漲縮現(xiàn)象。并具有優(yōu)越的防水、耐腐蝕、抗沖擊性、隔音與防蟲(chóng)等效果。材料完全不含有甲醛,是一種新型的環(huán)保材料。根據(jù)國(guó)標(biāo)測(cè)試本產(chǎn)品,它的翹曲度(10mm厚度)板材應(yīng)該低于0.5mm。本產(chǎn)品的熱變形性低于2%。靜彎曲強(qiáng)度遠(yuǎn)高于同類(lèi)產(chǎn)品的20MPa的要求。吸水厚度膨脹率遠(yuǎn)低于8%。游離甲醛低于30mg/g,本產(chǎn)品完全不含甲醛。材料抗沖擊強(qiáng)度可以順應(yīng)材料使用的環(huán)境進(jìn)行調(diào)整,可以達(dá)到20J/cm2以上。同時(shí)本品具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
這種復(fù)合材料根據(jù)用途的不同要求,通過(guò)秸稈、粉煤灰與粘合劑的比例,調(diào)節(jié)板材的厚度與強(qiáng)度,用于制備各種家具、辦公設(shè)備、汽車(chē)內(nèi)飾、室內(nèi)外裝修與建筑材料中的非承重墻體、吊頂、鋪地及不拆卸模板等材料,是名副其實(shí)的純天然綠色材料。
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