一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板及其製作方法與流程
2023-05-30 10:20:06
本發明涉及建築用材料製備技術領域，具體涉及一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板及其製作方法。
背景技術：
作為傳統膠凝材料之一，石膏製品因其具有質輕、隔熱、隔音、尺寸穩定等優良性能而被廣泛應用於建築行業。但是石膏製品自身強度較低，利用纖維增強石膏製品而製得的纖維石膏板是現階段改善石膏製品綜合性能的主要趨勢。纖維石膏板，因其價格低廉、質輕防潮、可釘可刨、防火保溫等特性深受人們的喜愛。纖維石膏板是繼紙面石膏板取得廣泛應用後又一次開發成功的新產品。儘管產品成本略大於紙面石膏板，但投資的回報率卻高於紙面石膏板，因此是一種很有開發潛力的新型建築板材。
我國是農業大國，農作物秸稈纖維來源廣泛，大量堆積的農作物秸稈目前主要採用焚燒方法處理，產生的濃煙汙染環境，危害人類健康。利用農作物秸稈纖維增強石膏，既可以降低纖維增強石膏的成本，又可以使農作物秸稈得到充分利用。農作物秸稈纖維增強石膏作為一種複合材料，其物理力學性能得到一定程度的改善和提高，而複合效應的發揮在很大程度上取決於植物纖維與基體之間的界面結合情況以及纖維的性能、含量、分布和石膏的性能。由於農作物秸稈纖維表面的特性，使其與基體界面的相互作用非常微弱，所以對纖維進行表面處理非常必要。
《聚乙烯醇包覆玉米秸稈纖維對石膏性能的影響》一文對玉米秸稈纖維進行鹼預處理，以除去纖維表面的果膠、木質素、半纖維素等低分子物質，增強其黏合能力，並以聚乙烯醇對玉米秸稈纖維進行包覆改性，改善其與石膏的界面結合度，使玉米秸稈纖維/石膏複合材料的力學性能及防水性能得到提高，但是經過NaOH處理後，纖維發生溶脹及中間孔腔增大，可增大纖維石膏板的吸水率，降低石膏板的使用壽命，另一個現象是纖維中細胞被破壞影響纖維的強度，不利於其增強作用，且鹼處理成本高汙染環境，需要改進現有生產工藝和配料組成，製備出功能全面、耐用耐磨、保溫隔熱、吸附性強安全無毒的纖維石膏板。
技術實現要素：
本發明的目的就是提供一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板及其製作方法，以克服現有技術的不足。
本發明的目的是這樣實現的：
一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板，其特徵在於，由下列重量份的原料製成：脫硫建築石膏100、聚乙烯醇3.8-4.8、玉米秸稈纖維9-10、硫酸鎳0.4-0.6、石英砂4-6、生活垃圾炭化灰3-5、紅糖1.2-1.5、烷基糖苷0.9-1.2、白油3-4、聚酯微纖維5-7、納米電氣石粉0.8-1.1、草粉6-8、適量水。
所述的一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板的製備方法，其特徵在於包括以下步驟：
（1）將玉米秸稈纖維用60-70℃的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發酵池內，加入草粉、生活垃圾炭化灰、硫酸鎳、紅糖厭氧發酵7-10天，過濾烘乾，粉碎至長度為10-20mm；
（2）將聚乙烯醇加水攪拌，加熱至沸騰攪拌至全部溶解得8wt%的聚乙烯醇溶液，加入白油、烷基糖苷、納米電氣石粉，保持溫度超聲波分散10-20分鐘，製得包覆液；
（3）立即往包覆液中加入步驟（1）物料浸泡20-30分鐘，取出冷卻，在自然條件下晾乾，物理分散得包覆改性的玉米秸稈纖維；
（4）將脫硫建築石膏、石英砂、包覆改性的玉米秸稈纖維混合同時加入石膏重量40-60%水攪拌5-7小時，陳化1-2天，加入其他剩餘成分高速攪拌2-3小時得混合漿料；
（5）將上述混合漿料通過模壓法製成試塊，在室溫條件下固化後脫模，放入電熱鼓風恆溫乾燥箱中，在（30±2）℃條件下養護至絕對乾燥，出料得纖維石膏板。
本發明有以下有益效果：本發明將玉米秸稈纖維用熱水浸泡後去除表面的果膠層，經厭氧發酵後表面粗糙度明顯增加，秸稈半纖維素相對含量降低，增強了其黏合能力，相較於傳統發明的鹼處理方法具有相同效果還不汙染環境節約成本，將聚乙烯醇改性處理後對預處理後的玉米秸稈纖維進行包覆改性，在石膏板成型時改性玉米秸稈纖維與水分充分接觸，其表面的聚乙烯醇會出現一定程度的軟化或溶解，滲透到纖維周圍石膏基體中，隨水分蒸發將纖維與石膏基體交織在一起，增強玉米秸稈纖維與石膏基體的界面結合，改善產品的力學性能及防水性能，具有抗折強度高，可鋸、可釘、可刨，具有成本低廉、保護環境、節約天然資源等優勢。
具體實施方式
所述的一種抗折強度高的玉米秸稈纖維石膏板，其特徵在於，由下列重量份的原料製成：脫硫建築石膏100、聚乙烯醇3.8、玉米秸稈纖維9、硫酸鎳0.4、石英砂4、生活垃圾炭化灰3、紅糖1.2、烷基糖苷0.9、白油3、聚酯微纖維7、納米電氣石粉0.8、草粉6、適量水。
製作方法包括以下步驟：
（1）將玉米秸稈纖維用60-70℃的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發酵池內，加入草粉、生活垃圾炭化灰、硫酸鎳、紅糖厭氧發酵7-10天，過濾烘乾，粉碎至長度為10-20mm；
（2）將聚乙烯醇加水攪拌，加熱至沸騰攪拌至全部溶解得8wt%的聚乙烯醇溶液，加入白油、烷基糖苷、納米電氣石粉，保持溫度超聲波分散10-20分鐘，製得包覆液；
（3）立即往包覆液中加入步驟（1）物料浸泡20-30分鐘，取出冷卻，在自然條件下晾乾，物理分散得包覆改性的玉米秸稈纖維；
（4）將脫硫建築石膏、石英砂、包覆改性的玉米秸稈纖維混合同時加入石膏重量40-60%水攪拌5-7小時，陳化1-2天，加入其他剩餘成分高速攪拌2-3小時得混合漿料；
（5）將上述混合漿料通過模壓法製成試塊，在室溫條件下固化後脫模，放入電熱鼓風恆溫乾燥箱中，在（30±2）℃條件下養護至絕對乾燥，出料得纖維石膏板。
本發明製得的玉米秸稈纖維石膏板的技術指標如下：抗壓強度為：9.85MPa， 抗折強度為 6.42MPa。