CN101294354B - 绿色环保的功能性隔热吸声材料及其制备方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绿色环保的功能性隔热吸声材料及其制备方法与装置。该装置下喷射孔板与上孔板之间形成主成型区，蒸汽发生器通过管道与活塞式成型器下喷射孔板下端腔体连接，来自蒸汽发生器的水蒸气通过管道和下喷射孔板进入主成型区。该方法包括纤维干燥、树脂稀释、纤维/树脂混合与成型步骤；成型技术是将高温蒸汽喷入密闭的主成型区内的纤维/树脂混合物，经过透射及在主成形器内停留后进行材料成型。制备的材料密度80-100kg/m3，导热系数0.0450～0.0510kcal/mh℃，降躁系数NRC为0.7-0.9。本发明以蒸汽为加工介质，使纤维在动态作用下快速成型，制造具有优良隔热吸声性能的绿色环保纤维产品。
Description
技术领域
本发明涉及的隔热、吸声功能材料，特别是涉及绿色环保的同时具有隔热、吸声功能性材料及其制备方法与制备装置，该材料可在现代建筑领域做隔热吸声材料使用。
背景技术
随社会的进步和人们环境意识的增强，人们对居住环境提出越来越高的要求，不仅要求居住环境冬暖夏凉，而且要求能抵抗外来噪声污染的侵扰，居住舒适的气候建筑、绿色建筑已成为人类的理想建筑。如经济发达的日本地区，木架构建筑日益盛行，该建筑不仅体现自然和谐，更突出的是该建筑具有调节室内气候和降躁功能。建筑材料作为建筑环境的重要组成部分，对发挥建筑的功能性具有非常重要的作用，其中非结构性的功能性建筑材料，如隔热、吸声材料、装饰材料等在建筑材料领域占据越来越重要的作用。
隔热材料发展日新月异，产品种类繁多，主要包括：(1)有机化学合成类，如聚苯乙烯、橡塑海绵、酚醛泡沫、PVC泡沫塑料、钙塑板、聚氨酯泡沫塑料等)；(2)矿物纤维类，如硅酸铝纤维棉、矿渣纤维棉、岩棉、玻璃纤维棉和海泡石纤维棉等产品。(3)无机矿物类，如膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅酸钙保温绝热轻体材料和海泡石保温隔热材料。(4)天然纤维类，如纤维板、水泥刨花板和木板材等。(5)其他；吸声材料主要包括：(1)纤维性吸声材料，如腈纶棉、涤纶棉、玻璃棉、矿渣棉、聚酯纤维、岩棉、硅酸棉、麻、木材和羊毛制成的吸声板；(2)泡沫吸声类，如聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛、脲醛、镁水泥泡沫等泡沫塑料吸声材料；(3)颗粒吸声材料，如珍珠岩吸声板、珍珠岩蜂窝复合吸声板等；(4)共振吸声体，如微孔穿板、玻璃纤维微孔吸声片、帆布共振体等；(5)金属吸声材料，如铝泡沫吸声板、泡沫金属吸声板等；(6)其他；
在上述隔热、吸声材料当中，由于材料结构和功能性不同，有些仅能作为隔热或吸声材料使用，如具有全闭孔结构的泡沫材料等仅能作为较好的隔热材料；而有些既能作为隔热材料又能作为吸声材料使用。因此，隔热同时又具有吸声功能的材料成为人们首选的目标。
当前使用的隔热吸声材料绝大多数为有机合成类和有机、无机矿物类，该种有机合成类隔热吸声材料虽然具有诸多优点，如成本低、尺寸稳定好和吸水率小等特点，但该种材料在生产、制造和使用过程中存在严重的环境污染问题，如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等在制造过程会释放有毒气体，燃烧点低且燃烧后释放有毒气体，对人们身心健康产生严重的威胁！另外，随着世界资源的匮乏和战争因素，石油等价格相继攀升，大大增加了制造该种材料的制造成本。而无机矿物类隔热吸声材料虽然具有防火性能好、吸水率低等优点，但成本较高，且在使用过程存在工艺复杂、污染严重等问题，如在施工过程由于细、短的矿物纤维分散在空气中或人体皮肤上，严重影响人们的呼吸道和皮肤等。
开发新型的绿色环保型的功能性隔热吸声材料已成为当前社会共同关注的课题，许多新型的隔热吸声材料相继得到快速发展，特别是对其在环保型提出了更高的要求，要求该种材料在满足隔热吸声功能的同时，还具有舒适、绿色环保、贴近自然的感觉。因此，纤维素作为可再生的、地球蕴涵量极为巨大的资源被重新摆在人们面前。
纤维素分子链是由无水葡萄糖残基通过β-1，4苷键连接的立体规整性高分子化合物，植物纤维是由无数多个纤维素分子链构成，具有柔性和不规则性，如果通过某种技术将纤维素纤维组合成具有独特物理结构的立体网状结构体，而这种特殊的结构体在隔热和吸声功能方面具有极为潜在的价值，那会是人们梦寐以求的，满足建筑师回归自然的设计理念。
发明内容
本发明专利的主要目的在于客服现有技术中功能材料的缺点，提供一种轻质的、绿色环保的并同时具有隔热和吸声功能材料。
本发明的另一目的在于提供上述绿色环保的功能性隔热吸声材料的制备方法。
本发明还有一目的在于提供制备上述功能性隔热吸声材料的装置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的装置，包括蒸汽发生器和活塞式成型器；活塞式成型器包括腔体、下喷射孔板、上孔板、主成型区、螺杆和手柄；成型器的腔体下端设有下喷射孔板，上端设有上孔板，上孔板通过螺杆和手柄连接，下喷射孔板与上孔板之间形成主成型区，蒸汽发生器通过管道与活塞式成型器下喷射孔板下端腔体连接，来自蒸汽发生器的水蒸气通过管道和下喷射孔板进入主成型区。
作为上述装置的改进，所述的装置还包括隔热材料，所述的隔热材料设置在成型器外周。
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将生物可降解植物纤维在60℃～105℃条件下气流干燥至纤维含水率为8％-13％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量10-45％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂3～5体积倍的有机溶剂对树脂进行稀释；
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维和步骤(2)所得的树脂溶液混合均匀，其中树脂溶液的重量为绝干纤维的重量的10％-40％；
(4)成型：将步骤(3)混合后的纤维/树脂混合物放入可通入水蒸气，在下喷射孔板与上孔板之间形成主成型区的活塞式成型器，通入200-700kPa压力的水蒸汽1s-20s后，将预成形体在主成形器内停留近1-20min的时间，取出成形体，干燥至含水率8-12％，得绿色环保的功能性隔热吸声材料。
所述的生物可降解植物纤维为纤维板厂或木材加工企业的废弃工业木质纤维，或者是农业废弃物纤维。所述的农业废弃物纤维为稻草或者秸秆。
所述的纤维与树脂混合物混合均匀是先将纤维放入混合器内，再将树脂化合物/有机溶剂混合物通过高速喷枪高速喷入混合器内，混合器内的纤维素纤维在高速气流的影响下被分散，在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，实现均匀混合。
所述的有机溶剂为丙酮或乙酸乙酯。
一种绿色环保的功能性隔热吸声材料，所述材料由上述方法制备。该材料的密度80-100kg/m3，导热系数0.0450～0.0510kcal/mh℃，降躁系数NRC为0.7-0.9。
本发明原理：将纤维(通常为植物纤维)在高速分散中与树脂化合物及助剂均匀混合，在纤维表面均匀分布一定量的树脂化合物及助剂后，可在人工操作的过程中将该混合纤维均匀地分布在成形器中的主成形区中，按照材料的密度和厚度的要求下，通过成形器中的螺杆张紧***对其施加一定压力，这样纤维材料内部存在大量的微孔通道(包括缝隙、死穴和活通道)，即在成形器的低部锥体喷入高温压力蒸汽，该蒸汽在压力的作用下迅速多孔纤维材料内部渗透、扩散，进行瞬态的传热传质过程。在压力、温度的作用下，树脂端基活性基团与纤维表面的-OH、-COOH或酚羟基等基团进行交联固化反应，与此同时，压力蒸汽(H2O分子)在由纤维与纤维构成的微孔道的运动中，与部分纤维表面的树脂端基活性基团进行发泡反应，生成无色无毒气体形成扩张力来提高纤维间的结合和接触强度，以达到轻质、多微孔结构、强度较高的目的，不需化学发泡剂且不含甲醛等有毒气体释放。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.应用喷射式动态成型技术理论与装备，本发明成功制造超轻质多孔纤维素基聚合物材料，其密度＜＝100kg/m3，厚度可在20-200mm或＞200mm，孔隙率在99％以上。产品显自然色，贴近自然，给人以轻松的感觉，质软且富有弹性，无任何甲醛等有毒气体释放。
2.本发明方法所需生产周期极短，制造密度50kg/m3-100kg/m3厚度20mm-200mm的产品约为1-2min，其中包括透射时间1s、渗透时间10-50s和保存时间1min，为传统热模压法生产周期的1/25-1/100，与生产聚苯乙烯等发泡塑料时间相当。
3.在制造过程中以清洁加工介质水蒸汽为发泡剂，产生的发泡气体也无色无毒，整个生产过程不会产生对周边环境产生影响的噪声、大气和水污染，属于真正意义上的清洁生产。
4.本发明制备的产品是一种良好的隔热材料。如下表1所示，本发明制备的材料与其他隔热材料相比，材料的导热系数与矿物纤维类隔热材料(如硅酸铝纤维棉、矿渣纤维棉、岩棉和膨胀珍珠岩)具有相当的导热系数，而优于玻璃纤维布和硅酸钙绝热轻体材料，只略逊于海泡石纤维布。因此从上表可看出，该产品是一种性能良好的绿色的隔热材料。
表1本产品与其它隔热材料的导热系数的比较
| 产品名称 | 导热系数(单位：kcal/mh℃) |
| 硅酸铝纤维棉矿渣纤维棉 | 0.044～0.0820.044～0.082 |
| 岩棉玻璃纤维布海泡石纤维布膨胀珍珠岩硅酸钙绝热轻体材料玻璃纤维增强水泥板GRC本产品(工业木质纤维) | 0.044～0.380.0820.03～0.0380.044～0.0480.0622.520.0450～0.0510 |
| 本产品(农业废弃物纤维) | 0.0486～0.0563 |
5.在具备上述隔热性能的同时，本发明制备的材料还是一种良好的吸声材料，其降躁系数NRC＝0.7-0.9，属于一种I、II级宽频带的强吸声材料，略优于玻璃棉板的吸声性能。
6.材料的抗湿性能好，在温度(20-25℃)和湿度(32％-65％)的室内存放24h后吸湿度＜8％，并在以后的长期存放过程中保持吸湿性稳定；
7.本发明制备的材料尺寸稳定性好，材料在冷水(25℃)和热水(60℃)条件下处理24h，以及在60℃干燥24h的情况下，厚度和横向尺寸收缩和膨胀变化在2.5％以内。
8.本发明制备的材料机械加工性能好，可通过机械切割等方式将产品加工成任意形状的材料，无任何有毒气体释放。
9.本发明材料的制造成本低，生产每吨该产品所需生产成本约为2000元，比玻璃棉等生产成本要低近1/3，且产品绿色环保，在生产制造和使用过程中无任何有毒物质释放，是一种广受消费者喜爱的新型产品。
10.本发明采用高温蒸汽加工成型该隔热吸声材料，可有效杀死纤维中大量残存的大肠杆菌、霉菌等有物质。
附图说明
图1为本发明绿色环保的功能性隔热吸声材料制造装置结构示意图。
图2(a)为模拟的纤维网络结构图。
图2(b)为纤维网络中纤维交叉点1的放大图。
图3为复合材料，原料和MPU-20树脂的红外光谱图。
图4(a)为材料整体网络结构的电镜SEM扫描图。
图4(b)为纤维-纤维间超微结构电镜SEM扫描图。
图5为实施例1材料不同厚度条件下的吸声性能。
具体实施方式
为了更加深入理解本发明，下面结合进一步实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
如图1所示，一种绿色环保的功能性隔热吸声材料制造装置包括蒸汽发生器1、安全阀排放口2、进水阀3、排污阀4、压力计5、不锈钢管6、排水口7和活塞式成型器12。蒸汽发生器为CLDR0.036-90/70型蒸汽发生器(上海华征热能设备有限公司生产)，其一端分别接有安全阀排放口2、进水阀3和排污阀4，另一端通过普通不锈钢管6与活塞式成型器12下喷射孔板8下端的腔体连接，不锈钢管6上设有压力计5和排水口7。活塞式成型器12包括下喷射孔板8、隔热材料9、上孔板10、主成型区11、螺杆13和手柄14。密闭腔体的成型器下端设有下喷射孔板8，上端设有上孔板10，上孔板10通过螺杆13和手柄14连接，下喷射孔板8与上端设有上孔板10形成主成型区11，密闭腔体的成型器外周设有隔热材料9，来自蒸汽发生器1的水蒸气通过管道和下喷射孔板8进入主成型区11。应用该装置制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的实例如下：
实施例1
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将木材加工企业的工业木质纤维在105℃条件气流干燥至纤维含水率为10％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量20％的发泡性MPU-20聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的乙酸乙酯对树脂进行稀释；
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维116.3g和步骤(2)所得的树脂溶液18.2ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(PQ-2/PQ-2U-B，浙江迈特工具制造有限公司)高速(6kgf/cm2的压力)喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，将700kPa的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达到透射时间约10s后，停止蒸汽供应，并将预成形体在主成形器内停留近1min的时间；达到上述停留时间后，将成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，通过锯、切割的形式将产品切成最终产品—绿色环保的功能性隔热吸声材料。本实施例得到厚度为50mm圆柱形功能性隔热吸声材料(产品直径为200mm)。
如图2～图4所示，实施例所得材料是由纤维素之间通过聚氨酯的高活性基团-NCO将纤维素连接起来，形成具有独特网络结构的纤维体。图2表示纤维素通过树脂化合物连接的化学结构图，为纤维素表面的-OH与-NCO反应成链状结构的化合物。图3复合材料、纤维素和树脂化合物的红外光谱图。表面纤维素的-OH与树脂化合物的活性基团-NCO进行了上述的化学键氨基甲酸酯基连接。为了对纤维单元以及纤维-树脂微粒-纤维间的超微结构特征进行表征，分别采用了高倍数的扫描电镜SEM对其进行扫描分析。图4为实施例1所得材料的电镜SEM扫描图，图4(a)显示该成形体内部的纤维排布呈现无规则状态，具有明显的各向异性特征，与金属等材料的各向同性的特点相反。基于此排布特点，该材料成形体具有很好的尺寸稳定性，在受热或受湿状态中，材料的各部位保持各向较为均匀的膨胀或收缩应力，从而保持了材料的尺寸稳定性。图4(b)显示采用1000倍数的扫描电镜图表示纤维-树脂-纤维间连接的超微结构。如图所示，纤维-纤维间主要通过一个或几个或很多个树脂微粒以交叉连接点的形式将相邻纤维连接起来，这些交叉连接点的形状具有结构相似性，通常表现为两端大、中间小的“X”型。树脂微粒散点主要分布在纤维-纤维接触面或非接触面，其中在接触面上的树脂主要发生交联固化反应为主，起纤维-纤维连接“桥”作用；而非接触面上的树脂微粒主要以发泡反应为主，而产生一定的扩张力会提高轻质纤维体内部纤维-纤维较弱的接触强度以及扩大纤维体的孔隙结构。
经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0495kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.82，抗湿性能7％，收缩和膨胀系数在1.5％，防火防腐达FV1级，制造成本在2100元/t(包括原料成本约24元/t产品，树脂化学剂类等1800元/t产品，水电176元/t产品，设备维修和折旧100元/t产品)，制造的该产品与其它的隔热吸声材料(如玻璃棉6000-8000元/t、石棉3000-4000元/t)相比具有非常低的成本。因此，通过该工艺技术得到的产品密度与玻璃棉吸声板相当，但具有环保绿色的特点，另外还具有优良的隔热吸声性能，尺寸稳定性好，具有很好的防火自熄特点，产品成本低，具有很好的开发前景。
吸声性能测试结果如图5所示，其吸声系数随频率的变化为先随声频的增大而迅速增加，再缓慢下降后又缓慢增加。随厚度的增加而材料在低频上的吸声系数显著增加，而在中高频上几乎无明显的变化。
为了对该产品与其它吸声材料的吸声性能进行比较，本实施例制造的材料在低频上具有很好的吸声系数，而在中高频率上与采用工业木质纤维为原料制造的产品具有相当的吸声性能。与日本制造的超轻质纤维吸声板相比仍具有较高的吸声性能；与国外木丝板、吸声泡沫陶瓷材料、竹木复合板等材料相比，该产品具有更加优良的吸声性能；而与镁水泥泡沫吸声板、珍珠岩复合吸声板相比具有较差的低频吸收声性能，但具有较好的中高频吸声性能。与矿棉吸声板相比，具有较差的低频吸声性能和相当的中高频吸声性能。因此从以上的比较研究得出，与大部分的相关吸声材料相比，该产品具有非常优良的低、中高频率吸声性能，产品成本低且环保，具有很好的发展前景。
下面各实施例制备的材料微观结构同实施例1，有关隔热和吸声性能基本同实施例，不再具体说明。
实施例2
采用232.6g的工业木质纤维和36.4ml的树脂，其它同实施例1的操作过程。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0494kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.86，抗湿性能6.9％，收缩和膨胀系数在1.55％，防火防腐达FV1级，制造成本在2187元/t。
实施例3
采用348.9g的工业木质纤维和54.6ml的树脂，其它同实施例1的操作过程。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0497kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.90，抗湿性能6.8％，收缩和膨胀系数在1.4％，防火防腐达FV1级，制造成本在2250元/t。
实施例4
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将木材加工企业的工业木质纤维在60℃条件气流干燥至纤维含水率为9％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量20％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的丙酮对树脂进行稀释；
(3)将步骤(1)所得的纤维116.3g和步骤(2)所得的树脂溶液18.2ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(PQ-2/PQ-2U-B，浙江迈特工具制造有限公司)高速6kgf/cm2的压力喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，材料厚度为50mm和密度为80kg/m3，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，分别将200的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达到透射时间约10s后，停止蒸汽供应，并将预成形体在主成形器内停留近1min的时间；达到上述停留时间后，将成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，并根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。
经检测密度为80kg/m3，隔热系数为0.0501 kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.85，抗湿性能7％，收缩和膨胀系数在2.0％，防火防腐达FV1级，制造成本在2050元/t。
实施例5
采用400kPa的蒸汽压力，按照实施例4的操作过程进行。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0492kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.78，抗湿性能5.6％，收缩和膨胀系数在1.6％，防火防腐达FV1级，制造成本在2106元/t。
实施例6
采用550kPa的蒸汽压力，按照实施例4的操作过程进行。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0494kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.79，抗湿性能5.6％，收缩和膨胀系数在1.56％，防火防腐达FV1级，制造成本在2113元/t。
实施例7
采用700kPa的蒸汽压力按照实施例4的操作过程进行。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0495kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.78，抗湿性能6.6％，收缩和膨胀系数在1.66％，防火防腐达FV1级，制造成本在2154元/t。
实施例8
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将木材加工企业的废弃工业木质纤维在105℃条件气流干燥至纤维含水率为10％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量10％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的丙酮或乙酸乙酯对树脂进行稀释；
(3)将步骤(1)所得的纤维126.9g和与之对应的步骤(2)树脂溶液分别为9.1ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(PQ-2/PQ-2U-B，浙江迈特工具制造有限公司)高速6kgf/cm2的压力喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，材料厚度为50mm和密度为80kg/m3，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，分别将700kPa的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达到透射时间约10s后，停止蒸汽供应，并将预成形体在主成形器内停留近1min的时间；达到上述停留时间后，将成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，并根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。
经检测密度为80kg/m3，隔热系数为0.0472kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.86，抗湿性能6.5％，收缩和膨胀系数在1.6％，防火防腐达FV1级，制造成本在2121元/t。
实施例9
采用30％的树脂添加量和107.8g木质纤维，按照实施例8的操作过程进行。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0497kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.82，抗湿性能6.8％，收缩和膨胀系数在0.99％，防火防腐达FV1级，制造成本在2258元/t。
实施例10
采用40％的树脂添加量和96g木质纤维按照实施例8的操作过程进行。经检测，所得材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0497kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.82，抗湿性能6.8％，收缩和膨胀系数在0.99％，防火防腐达FV1级，制造成本在2218元/t。
实施例11
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将木材加工企业的废弃工业木质纤维在80℃条件气流干燥至纤维含水率为10％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量20％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的丙酮或乙酸乙酯对树脂进行稀释；阻燃剂(1-3％)、防腐剂(1-2％)、防水剂(0.5-1.5％)在本专利中没有加入，但在以后的生产中要加入以适应实际工程需要。另外这些物质的加入量是相对于绝干纤维的比例。
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维116.3g和步骤(2)树脂溶液分别为18.2ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(PQ-2/PQ-2U-B，浙江迈特工具制造有限公司)高速6kgf/cm2的压力喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，材料厚度为50mm和密度为80kg/m3，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，分别将700kPa的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达分别到透射时间约1s后，分别停止蒸汽供应，并将上述不同透射时间处理的4个预成形体材料在主成形器内停留近1min的时间取出；达到上述停留时间后，将成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，并根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。
经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0488kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.85，抗湿性能7.7％，收缩和膨胀系数在2.2％，防火防腐达FV1级，制造成本在2210元/t。
实施例12
采用5s透射时间按照实施例11的操作过程进行。经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0487kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.88，抗湿性能6.3％，收缩和膨胀系数在1.6％，防火防腐达FV1级，制造成本在2225元/t。
实施例13
采用10s透射时间按照实施例11的操作过程进行。经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0495kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.87，抗湿性能6.5％，收缩和膨胀系数在2.1％，防火防腐达FV1级，制造成本在2256元/t。
实施例13
采用20s透射时间按照实施例11的操作过程进行。经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0497kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.86，抗湿性能6.6％，收缩和膨胀系数在2.2％，防火防腐达FV1级，制造成本在2266元/t。
实施例14
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将木材加工企业的废弃工业木质纤维在90℃条件气流干燥至纤维含水率为10％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量20％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的丙酮对树脂进行稀释；
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维116.3g和步骤(2)树脂溶液分别为18.2ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(PQ-2/PQ-2U-B，浙江迈特工具制造有限公司)高速6kgf/cm2的压力喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，材料厚度为50mm和密度为80kg/m3，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，分别将700kPa的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达分别到透射时间约10s后，分别停止蒸汽供应，并将预成形体材料在主成形器内分别停留1min的时间取出；达到上述停留时间后，将经过上述不同保存时间处理的4个预成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，并根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。
经检测密度为80kg/m3，隔热系数为0.0479kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.88，抗湿性能6.7％，收缩和膨胀系数在1.9％，防火防腐达FV1级，制造成本在2195元/t。
实施例15
采用保存时间3min按照实施例14的操作过程进行。经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0482kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.87，抗湿性能6.6％，收缩和膨胀系数在2.1％，防火防腐达FV1级，制造成本在2211元/t。
实施例16
采用保存时间7min按照实施例14的操作过程进行。经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0486kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.89，抗湿性能6.5％，收缩和膨胀系数在1.8％，防火防腐达FV1级，制造成本在2225元/t。
实施例17
采用保存时间10min按照实施例14的操作过程进行。制备的材料经检测密度为80kg/m3，隔热系数为0.0492kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.85，抗湿性能6.7％，收缩和膨胀系数在1.9％，防火防腐达FV1级，制造成本在2246元/t。
实施例18
一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维加工：将收集的农业废弃物稻草切成5cm长的稻草段，先采用700kPa蒸汽预处理1min后配成80％浓度的浆料，采用高浓盘磨机(型号Φ300，吉林造纸机械厂)经2次磨浆程序，成纤后在100℃条件气流干燥至纤维含水率为8％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量20％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂4倍体积的丙酮对树脂进行稀释；
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维116.3g和步骤(2)树脂溶液分别为18.2ml混合均匀，具体混合方法是先将纤维放入一个混合器内，将步骤(2)所得的脂化合物/有机溶剂通过高速喷枪(请提供该喷枪的型号和生产单位)高速6kgf/cm2的压力喷入混合器内，混合器内的工业木质纤维在高速气流的影响下被分散，因而在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，最后达到均匀混合的目的。
(4)成型：将混合后的纤维/树脂混合物放入图1装置的主成型区11内，材料厚度为50mm和密度为80kg/m3，将上孔板10和螺杆13回位并紧固；启动蒸汽发生器1，分别将700kPa的高温蒸汽喷入成形器中，蒸汽会在主成型器内进行快速渗透；当蒸汽达分别到透射时间约10s后，分别停止蒸汽供应，并将预成形体材料在主成形器内分别停留1min的时间取出；达到上述停留时间后，将经过上述不同保存时间处理的4个预成形体从主成型区取出，并在大气自然干燥至含水率10％左右，并根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。
经检测，制备的材料密度为80kg/m3，隔热系数为0.0510kcal/mh℃，色彩显自然色，降噪系数NRC为0.89，抗湿性能6.6％，收缩和膨胀系数在2.1％，防火防腐达FV1级，制造成本在2310元/t。
如上所述即可较好实施本发明。
Claims (6)
1.一种制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：
(1)纤维干燥：将生物可降解植物纤维在60℃～105℃条件下气流干燥至纤维含水率为8％-13％；
(2)树脂稀释：在占绝干植物纤维重量10-45％的发泡性聚氨酯树脂中，加入聚氨酯树脂3～5体积倍的有机溶剂对树脂进行稀释；所述的有机溶剂为丙酮或乙酸乙酯；
(3)混合：将步骤(1)所得的纤维和步骤(2)所得的树脂溶液混合均匀，其中树脂溶液的重量为绝干纤维的重量的10％-40％；
(4)成型：将步骤(3)混合后的纤维/树脂混合物放入可通入水蒸气且在下喷射孔板与上孔板之间形成主成型区的活塞式成型器，通入200-700kPa压力的水蒸汽1s-20s后，将预成形体在主成形器内停留近1-20min的时间，取出成形体，干燥至含水率8-12％，得绿色环保的功能性隔热吸声材料。
2.根据权利要求1所述的制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，其特征在于所述的生物可降解植物纤维为纤维板厂或木材加工企业的废弃工业木质纤维，或者是农业废弃物纤维。
3.根据权利要求2所述的制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，其特征在于所述的农业废弃物纤维为稻草或者秸秆。
4.根据权利要求1所述的制备绿色环保的功能性隔热吸声材料的方法，其特征在于所述的纤维与树脂混合物混合均匀是先将纤维放入混合器内，再将树脂化合物/有机溶剂混合物通过高速喷枪高速喷入混合器内，混合器内的纤维素纤维在高速气流的影响下被分散，在分散的过程中不断与树脂微粒碰撞而吸附，实现均匀混合。
5.一种绿色环保的功能性隔热吸声材料，所述材料由权利要求1所述方法制备。
6.根据权利要求5所述的绿色环保的功能性隔热吸声材料，其特征在于该材料的密度80-100kg/m3，导热系数0.0450～0.0510kcal/(m·h·℃)，降躁系数NRC为0.7-0.9。
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