
秸稈、粉煤灰復合防水板材技術
發布時間: 2007-01-29 00:00 查看: 4586次
該項目是開發以植物纖維、粉煤灰為主要原料,采用材料接枝技術與半互穿聚合物網絡(Semi- IPN,Semi-interpenetrating polymer network,)工藝來制備高強度防水復合材料。
植物纖維包括了小麥、水稻、玉米、棉花、甘蔗、向日葵等農作物的秸稈為原料制成的短纖維, 同樣也可以使用各種樹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電廠、煉鋼廠、化工廠和其它行業的燃煤粉體。
粉煤灰與秸稈是工業與農業的兩大廢棄物,解決這兩種廢棄物對環境的壓力,促使粉煤灰與秸稈資源化成為全球性的研究熱點。中國是世界上最大生產和消耗煤炭的國家,每年全世界粉煤灰年排放量為1.6億噸,我國年排放量約1.1億噸,利用率為42%,主要應用在建材、建工、筑路、回填方面;中國也是一個農業大國,全球秸稈年產生量為29億噸,中國年產生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,但利用率總和還不到30%。目前我國還有0.7萬噸的粉煤灰和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,秸稈是農民的累贅,沒地方放、沒有人買,只好放火燒掉,造成了社會公害,燒得嚴重時還導致高速公路和民航機場關閉。因此,粉煤灰與秸稈的資源化項目,得到了國家與各級政府的鼓勵與大力支持。另一方面,國家頒發禁伐天然林木文件之后,眾多木板材廠家的原料來源受限制,大多處于虧損狀態。一些采用過時技術生產的落后產品,更是讓消費者敬而遠之。秸稈、粉煤灰復合防水板材的出現,可以說是板材廠家以解木材缺乏的“救市”良方,該項目為板材制造業提供了重要商機,在國內以及亞洲地區將具有更為廣闊的市場前景。
技術的先進性:
同時采用秸稈與粉煤灰制備板材的方法,目前還未見文獻報道,而以秸稈或者是粉煤灰分別制備板材和建材的方法,國內外已經報道了許多專利與非專利技術、通用的方法是經過不同材料比例的物理共混,模壓而成,這類板材共同的缺點是防水性很差。
為了解決傳統工藝制備板材防水性差的瓶頸問題,我們從物質組分與結構上著手研究,尋找新技術的突破口,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合起來,能夠開發出低成本高性能的板材。秸稈的主要成分是粗纖維和無氮浸出物,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,如果采用傳統的粘合壓板技術制得的板材,從物質結構理論上分析,是靠物理吸附與部分氫鍵的集合形成,在水的存在下,物質組分很容易離散,難以防水。
針對上述物質結構分析,我們采用材料界面接枝技術與半互穿聚合物網絡工藝,成功制備了高強度防水復合材料。這種材料在水中浸泡36小時,吸水率低于1%;材料不發生任何漲縮現象。并具有優越的防水、耐腐蝕、抗沖擊性、隔音與防蟲等效果。材料完全不含有甲醛,是一種新型的環保材料。根據國標測試本產品,它的翹曲度(10mm厚度)板材應該低于0.5mm。本產品的熱變形性低于2%。靜彎曲強度遠高于同類產品的20MPa的要求。吸水厚度膨脹率遠低于8%。游離甲醛低于30mg/g,本產品完全不含甲醛。材料抗沖擊強度可以順應材料使用的環境進行調整,可以達到20J/cm2以上。同時本品具有優良的耐腐蝕性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
這種復合材料根據用途的不同要求,通過秸稈、粉煤灰與粘合劑的比例,調節板材的厚度與強度,用于制備各種家具、辦公設備、汽車內飾、室內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、向日葵等農作物的秸稈為原料制成的短纖維, 同樣也可以使用各種樹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電廠、煉鋼廠、化工廠和其它行業的燃煤粉體。
粉煤灰與秸稈是工業與農業的兩大廢棄物,解決這兩種廢棄物對環境的壓力,促使粉煤灰與秸稈資源化成為全球性的研究熱點。中國是世界上最大生產和消耗煤炭的國家,每年全世界粉煤灰年排放量為1.6億噸,我國年排放量約1.1億噸,利用率為42%,主要應用在建材、建工、筑路、回填方面;中國也是一個農業大國,全球秸稈年產生量為29億噸,中國年產生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,但利用率總和還不到30%。目前我國還有0.7萬噸的粉煤灰和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,秸稈是農民的累贅,沒地方放、沒有人買,只好放火燒掉,造成了社會公害,燒得嚴重時還導致高速公路和民航機場關閉。因此,粉煤灰與秸稈的資源化項目,得到了國家與各級政府的鼓勵與大力支持。另一方面,國家頒發禁伐天然林木文件之后,眾多木板材廠家的原料來源受限制,大多處于虧損狀態。一些采用過時技術生產的落后產品,更是讓消費者敬而遠之。秸稈、粉煤灰復合防水板材的出現,可以說是板材廠家以解木材缺乏的“救市”良方,該項目為板材制造業提供了重要商機,在國內以及亞洲地區將具有更為廣闊的市場前景。
技術的先進性:
同時采用秸稈與粉煤灰制備板材的方法,目前還未見文獻報道,而以秸稈或者是粉煤灰分別制備板材和建材的方法,國內外已經報道了許多專利與非專利技術、通用的方法是經過不同材料比例的物理共混,模壓而成,這類板材共同的缺點是防水性很差。
為了解決傳統工藝制備板材防水性差的瓶頸問題,我們從物質組分與結構上著手研究,尋找新技術的突破口,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合起來,能夠開發出低成本高性能的板材。秸稈的主要成分是粗纖維和無氮浸出物,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,如果采用傳統的粘合壓板技術制得的板材,從物質結構理論上分析,是靠物理吸附與部分氫鍵的集合形成,在水的存在下,物質組分很容易離散,難以防水。
針對上述物質結構分析,我們采用材料界面接枝技術與半互穿聚合物網絡工藝,成功制備了高強度防水復合材料。這種材料在水中浸泡36小時,吸水率低于1%;材料不發生任何漲縮現象。并具有優越的防水、耐腐蝕、抗沖擊性、隔音與防蟲等效果。材料完全不含有甲醛,是一種新型的環保材料。根據國標測試本產品,它的翹曲度(10mm厚度)板材應該低于0.5mm。本產品的熱變形性低于2%。靜彎曲強度遠高于同類產品的20MPa的要求。吸水厚度膨脹率遠低于8%。游離甲醛低于30mg/g,本產品完全不含甲醛。材料抗沖擊強度可以順應材料使用的環境進行調整,可以達到20J/cm2以上。同時本品具有優良的耐腐蝕性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
這種復合材料根據用途的不同要求,通過秸稈、粉煤灰與粘合劑的比例,調節板材的厚度與強度,用于制備各種家具、辦公設備、汽車內飾、室內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,是名副其實的純天然綠色材料。
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