秸秆、粉煤灰复合防水板材技术
发布时间: 2007-01-29 00:00 查看: 4436次
该项目是开发以植物纤维、粉煤灰为主要原料,采用材料接枝技术与半互穿聚合物网络(Semi- IPN,Semi-interpenetrating polymer network,)工艺来制备高强度防水复合材料。
植物纤维包括了小麦、水稻、玉米、棉花、甘蔗、向日葵等农作物的秸秆为原料制成的短纤维, 同样也可以使用各种树木枝杈为原料制成的纤维粉末,木材加工所生成的木屑;粉煤灰包括了火力发电厂、炼钢厂、化工厂和其它行业的燃煤粉体。
粉煤灰与秸秆是工业与农业的两大废弃物,解决这两种废弃物对环境的压力,促使粉煤灰与秸秆资源化成为全球性的研究热点。中国是世界上最大生产和消耗煤炭的国家,每年全世界粉煤灰年排放量为1.6亿吨,我国年排放量约1.1亿吨,利用率为42%,主要应用在建材、建工、筑路、回填方面;中国也是一个农业大国,全球秸秆年产生量为29亿吨,中国年产生6亿吨,在界能源、饲料、肥料、建材等方面都有秸秆再利用技术,但利用率总和还不到30%。目前我国还有0.7万吨的粉煤灰和4亿吨的秸秆需要处理,粉煤灰的逐年堆积,占用了大量的耕地面积;某种意义上讲,秸秆是农民的累赘,没地方放、没有人买,只好放火烧掉,造成了社会公害,烧得严重时还导致高速公路和民航机场关闭。因此,粉煤灰与秸秆的资源化项目,得到了国家与各级政府的鼓励与大力支持。另一方面,国家颁发禁伐天然林木文件之后,众多木板材厂家的原料来源受限制,大多处于亏损状态。一些采用过时技术生产的落后产品,更是让消费者敬而远之。秸秆、粉煤灰复合防水板材的出现,可以说是板材厂家以解木材缺乏的“救市”良方,该项目为板材制造业提供了重要商机,在国内以及亚洲地区将具有更为广阔的市场前景。
技术的先进性:
同时采用秸秆与粉煤灰制备板材的方法,目前还未见文献报道,而以秸秆或者是粉煤灰分别制备板材和建材的方法,国内外已经报道了许多专利与非专利技术、通用的方法是经过不同材料比例的物理共混,模压而成,这类板材共同的缺点是防水性很差。
为了解决传统工艺制备板材防水性差的瓶颈问题,我们从物质组分与结构上着手研究,寻找新技术的突破口,秸秆是一种韧性材料,粉煤灰是一种刚性材料,如果将这两种废弃物结合起来,能够开发出低成本高性能的板材。秸秆的主要成分是粗纤维和无氮浸出物,粉煤灰的主要组分为硅铝酸盐,这两种材料的表面均含有自由的羟基,如果采用传统的粘合压板技术制得的板材,从物质结构理论上分析,是靠物理吸附与部分氢键的集合形成,在水的存在下,物质组分很容易离散,难以防水。
针对上述物质结构分析,我们采用材料界面接枝技术与半互穿聚合物网络工艺,成功制备了高强度防水复合材料。这种材料在水中浸泡36小时,吸水率低于1%;材料不发生任何涨缩现象。并具有优越的防水、耐腐蚀、抗冲击性、隔音与防虫等效果。材料完全不含有甲醛,是一种新型的环保材料。根据国标测试本产品,它的翘曲度(10mm厚度)板材应该低于0.5mm。本产品的热变形性低于2%。静弯曲强度远高于同类产品的20MPa的要求。吸水厚度膨胀率远低于8%。游离甲醛低于30mg/g,本产品完全不含甲醛。材料抗冲击强度可以顺应材料使用的环境进行调整,可以达到20J/cm2以上。同时本品具有优良的耐腐蚀性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
这种复合材料根据用途的不同要求,通过秸秆、粉煤灰与粘合剂的比例,调节板材的厚度与强度,用于制备各种家具、办公设备、汽车内饰、室内外装修与建筑材料中的非承重墙体、吊顶、铺地及不拆卸模板等材料,是名副其实的纯天然绿色材料。
植物纤维包括了小麦、水稻、玉米、棉花、甘蔗、向日葵等农作物的秸秆为原料制成的短纤维, 同样也可以使用各种树木枝杈为原料制成的纤维粉末,木材加工所生成的木屑;粉煤灰包括了火力发电厂、炼钢厂、化工厂和其它行业的燃煤粉体。
粉煤灰与秸秆是工业与农业的两大废弃物,解决这两种废弃物对环境的压力,促使粉煤灰与秸秆资源化成为全球性的研究热点。中国是世界上最大生产和消耗煤炭的国家,每年全世界粉煤灰年排放量为1.6亿吨,我国年排放量约1.1亿吨,利用率为42%,主要应用在建材、建工、筑路、回填方面;中国也是一个农业大国,全球秸秆年产生量为29亿吨,中国年产生6亿吨,在界能源、饲料、肥料、建材等方面都有秸秆再利用技术,但利用率总和还不到30%。目前我国还有0.7万吨的粉煤灰和4亿吨的秸秆需要处理,粉煤灰的逐年堆积,占用了大量的耕地面积;某种意义上讲,秸秆是农民的累赘,没地方放、没有人买,只好放火烧掉,造成了社会公害,烧得严重时还导致高速公路和民航机场关闭。因此,粉煤灰与秸秆的资源化项目,得到了国家与各级政府的鼓励与大力支持。另一方面,国家颁发禁伐天然林木文件之后,众多木板材厂家的原料来源受限制,大多处于亏损状态。一些采用过时技术生产的落后产品,更是让消费者敬而远之。秸秆、粉煤灰复合防水板材的出现,可以说是板材厂家以解木材缺乏的“救市”良方,该项目为板材制造业提供了重要商机,在国内以及亚洲地区将具有更为广阔的市场前景。
技术的先进性:
同时采用秸秆与粉煤灰制备板材的方法,目前还未见文献报道,而以秸秆或者是粉煤灰分别制备板材和建材的方法,国内外已经报道了许多专利与非专利技术、通用的方法是经过不同材料比例的物理共混,模压而成,这类板材共同的缺点是防水性很差。
为了解决传统工艺制备板材防水性差的瓶颈问题,我们从物质组分与结构上着手研究,寻找新技术的突破口,秸秆是一种韧性材料,粉煤灰是一种刚性材料,如果将这两种废弃物结合起来,能够开发出低成本高性能的板材。秸秆的主要成分是粗纤维和无氮浸出物,粉煤灰的主要组分为硅铝酸盐,这两种材料的表面均含有自由的羟基,如果采用传统的粘合压板技术制得的板材,从物质结构理论上分析,是靠物理吸附与部分氢键的集合形成,在水的存在下,物质组分很容易离散,难以防水。
针对上述物质结构分析,我们采用材料界面接枝技术与半互穿聚合物网络工艺,成功制备了高强度防水复合材料。这种材料在水中浸泡36小时,吸水率低于1%;材料不发生任何涨缩现象。并具有优越的防水、耐腐蚀、抗冲击性、隔音与防虫等效果。材料完全不含有甲醛,是一种新型的环保材料。根据国标测试本产品,它的翘曲度(10mm厚度)板材应该低于0.5mm。本产品的热变形性低于2%。静弯曲强度远高于同类产品的20MPa的要求。吸水厚度膨胀率远低于8%。游离甲醛低于30mg/g,本产品完全不含甲醛。材料抗冲击强度可以顺应材料使用的环境进行调整,可以达到20J/cm2以上。同时本品具有优良的耐腐蚀性能,以及耐水性能。吸水率低于2%,最佳吸水率低于0.1%。
这种复合材料根据用途的不同要求,通过秸秆、粉煤灰与粘合剂的比例,调节板材的厚度与强度,用于制备各种家具、办公设备、汽车内饰、室内外装修与建筑材料中的非承重墙体、吊顶、铺地及不拆卸模板等材料,是名副其实的纯天然绿色材料。
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