CN108060737B

CN108060737B - 一种生物质基组合式墙体的制备方法

Info

Publication number: CN108060737B
Application number: CN201710755934.XA
Authority: CN
Inventors: 生晓东; 何雨飞; 李学业
Original assignee: Beijing Hemuzhijia Technology Development Co ltd
Current assignee: Beijing Hemuzhijia Technology Development Co ltd
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: CN108060737A

Abstract

本发明公开了一种生物质基组合式墙体的制备方法，步骤包括：制备空芯生物质基热塑墙体型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料、制备实芯生物质基墙体型材和制备生物质基组合式墙体。本发明提供的方法以生物质为原料，将生物质原料酶解、发酵分离后的木质素作为生产热塑材料的原料，具有良好的聚合性能，再与PVC树脂、润滑剂混合热塑挤压后，使得到的生物质基热塑材料仍具有较高的抗张强度，且具有不吸水的特性。以木质素为原料，将其转化为附加值较高的生物质基热塑材料及生物质基聚氨酯硬泡沫塑料，具有较高的经济效益。

Description

一种生物质基组合式墙体的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰行业领域，尤其涉及一种生物质基组合式墙体的制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展及世界人口的激增，能源危机、粮食危机、环境危机日益加剧。当前世界经济过分依赖于石油、煤炭等化石资源，其不可再生性正导致此类资源逐渐枯竭，而且价格在节节攀升，燃烧此类资源产生大量的二氧化碳、二氧化硫等气体及悬浮颗粒物已造成气候环境的日益恶化。寻找可再生的清洁能源替代它们成为各国科研部门关注的焦点。其中生物质能源因具有来源广泛、价格低廉、可再生性强、二氧化碳可循环利用等优点，成为最具潜力的能源物质。

乙醇作为可再生能源受到极大的重视，目前，燃料乙醇的生产主要以甘蔗、谷物等粮食为原料，但是人口膨胀、粮食短缺决定了此原料生产燃料乙醇的局限性。纤维素乙醇是源于可再生生物质的重要能源。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，每年通过光合作用产生的植物纤维素约10000亿吨，为避免与人争粮、与粮争地，木质纤维素成为纤维素乙醇的生产最具潜力的原料。现阶段来看，大部分地区依靠秸秆类作为燃料，或者直接在田间地头焚烧，不仅污染了环境，而且由于秸秆燃烧能量的利用率低，造成资源的严重浪费。利用农业废弃物作原料生产纤维素乙醇具有无酸碱汽爆、酶水解工艺条件温和、设备简单、能耗低，环境友好等特点。不但可以大量的转化生物质能源，缓解能源危机，而且还可以缓解大气污染，改善生态环境、促进农业可持续发展、带动农业产业化和生态良性循环。最后剩余的渣料即是酶解木质素，由于酶解木质素是天然高分子物质，可以在许多领域代替石化产品生产目标有机产品。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明提出了一种生物质基组合式墙体的制备方法，其包括以下步骤：

取按质量份计的干燥木质素75～90份、PVC树脂5～20份、润滑剂5份混合后投入到高温双螺杆热塑挤压机进行热塑挤压，挤压机的出料口设置有空芯墙体型材模具，即可得到空芯生物质基热塑墙体型材；

取按质量份计的聚乙二醇400 40～50份、丙三醇20～25份、木质素25～40份和浓硫酸0.5～1份放入反应釜中进行搅拌，反应釜的温度升至140～160℃，并在此温度下进行常压液化，液化时间为60～90min，制得生物质基多元醇液化产物；将和体系中的浓硫酸化学等量反应量的氢氧化钠加入到反应釜中，在反应釜的真空度为0.09MPa条件下真空脱水至无冷凝液产生，降温至常温即制得生物多元醇成品；将助剂加入到所述生物多元醇成品即得到组合生物多元醇；通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料；

通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机在空芯生物质基热塑墙体型材的内部空间喷涂或浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的生物质基墙体型材，再通过辅助连接构件组合成生物质基组合式墙体。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述干燥木质素的水分≤5％且目数≥400目。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述高温双螺杆热塑挤压机的挤压条件为：进料口温度20～80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温度为160～180℃，挤出口温度为130～150℃。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所属润滑剂为半精炼石蜡。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述助剂为阻燃剂、发泡剂、匀泡剂。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，

所述反应釜的温度经过三个阶段升至140～160℃，包括：

第一阶段，升温至100～120℃，保持10～20min；

第二阶段，升温至120～140℃，保持10～20min；

第三阶段，升温至140～160℃，保持60～90min至液化结束。

优选的是，所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述发泡机为喷涂或浇注型聚氨酯发泡机。

本发明的有益效果如下：

1)由于此墙体型材空腔内浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，可以使生物质基热塑墙体型材的壁厚大大减少，而生物质基聚氨酯硬泡沫材料的密度仅仅是生物质基热塑材料密度的几十分之一，减轻了生物质基组合式墙体总体的重量。

2)由于浇注的生物质基聚氨酯硬泡沫材料比普通墙体型材空腔中的空气或其它填充物具有较低的导热系数，使得此生物质基组合式墙体具有优良的节能保温、隔音效果。

3)由于生物质基聚氨酯硬泡沫材料填充于整个墙体型材的空腔内使之成为实芯墙体型材，再通过辅助连接构件组合实芯墙体型材使得此生物质基组合式墙体是一个密实的整体，此生物质基组合式墙体具有强度高、抗折、抗弯、抗变形等优点。

4)本发明提供的方法以生物质为原料，将生物质原料酶解、发酵分离后的木质素作为生产热塑材料的原料，具有良好的聚合性能，再与PVC树脂、润滑剂等混合热塑挤压后，使得到的生物质基热塑材料仍具有较高的抗张强度，且具有不吸水的特性。以木质素为原料，将其转化为附加值较高的生物质基热塑材料及生物质基聚氨酯硬泡沫塑料，具有较高的经济效益。

5)、本发明中用到了大量的生物质基原料，符合国家产业政策对农业废弃物的资源化利用的引导方向，属于环境友好型的产业。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明提供的生物质基组合式墙体的制备方法的一个实施例制备空芯生物质基热塑墙体型材的流程框图；

图2为本发明提供的生物质基组合式墙体的制备方法的一个实施例制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料的流程框图；

图3为本发明提供的生物质基组合式墙体的制备方法的一个实施例制备实芯的生物质基墙体型材的流程框图。

图4为本发明提供的生物质基组合式墙体的制备方法的一个实施例制备生物质基组合式墙体的流程框图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提出了一种生物质基组合式墙体的制备方法，其包括以下步骤：

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述干燥木质素的水分≤5％且目数≥400目。

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述高温双螺杆热塑挤压机的挤压条件为：进料口温度20～80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温度为160～180℃，挤出口温度为130～150℃。

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所属润滑剂为半精炼石蜡。

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述助剂为阻燃剂、发泡剂、匀泡剂。

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，

所述反应釜的温度经过三个阶段升至140～160℃，包括：

第一阶段，升温至100～120℃，保持10～20min；

第二阶段，升温至120～140℃，保持10～20min；

第三阶段，升温至140～160℃，保持60～90min至液化结束。

所述的生物质基组合式墙体的制备方法中，所述发泡机为喷涂或浇注型聚氨酯发泡机。

本发明提供了一种生物质基组合式墙体的制备方法，包括以下步骤：

1)、如图1所示，将生物质原料进行酶解、发酵分离，得到渣料，所述渣料主要成分是木质素；将所述渣料干燥和粉碎后，得到木质素颗粒原料；将木质素颗粒原料、PVC树脂、润滑剂混合进入双螺杆挤压机进行热塑挤压，得到特定规格生物质基热塑材料的空芯墙体型材。

2)、如图2所示，将生物质原料进行酶解、发酵分离，得到渣料，所述渣料主要成分是木质素；将所述渣料干燥和粉碎后，得到木质素颗粒原料；将所述木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇在微量浓硫酸做催化剂的条件下液化成生物多元醇，把此生物多元醇与相关助剂混合成组合生物多元醇，再利用此组合生物多元醇与特定比例的异氰酸酯反应生成生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

3)、在如图3所示，在空芯生物质基热塑墙体型材中空腔室中浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，最终得到一种生物质基墙体型材。

4)、在如图4所示，生物质基墙体型材是固定宽度和固定厚度前提下可以一定限度的任意长度，可以通过一定的辅助构件组合成生物质基组合式墙体。

一)、生物质基热塑材料工艺具体步骤及参数说明：

1、木质素、PVC树脂、润滑剂混合

将粉碎烘干后的木质素与PVC树脂、润滑剂混合后进入高温双螺杆热塑挤压机，通过不同的模具，制作出不同规格的热塑型材。

木质素要求水分≦5％,目数在400目以上，木质素占原料比例75～90％；PVC树脂占原料比例50～20％；润滑剂占原料比例5％。

2、高温热塑

双螺杆挤压机前后各区的温度在130～180℃。

3、成品热塑材料

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

二)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料工艺具体步骤及参数说明：

1)、原料混合

加入配方量的聚乙二醇400、丙三醇、木质素、浓硫酸于反应釜中，其中聚乙二醇400占原料的40～50％，丙三醇占原料的20～25％，木质素占原料的25～40％，浓硫酸占原料的0.5～1％。

2)、高温液化

混合后的物料升温至140～160℃，并在此温度下常压液化60～90min。

3)、中和脱水

按配方中的浓硫酸量加入化学等量反应量的氢氧化钠颗粒与反应釜中物料中和反应后，在真空度0.09MPa下真空脱水至无冷凝液产生。

4)、冷却降温

通过反应釜的冷却***把物料降温至常温，即得到生物多元醇成品。

5)、组合生物多元醇成品

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

6)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

三)、生物质基墙体型材工艺具体步骤及参数说明：

将生物质基热塑材料空芯墙体型材裁切成不同长度的型材，由于此型材是空芯的，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间喷涂或浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的生物质基墙体型材。

四)、生物质基组合式墙体工艺具体步骤

实芯的生物质基墙体型材通过一定的辅助构件组合成生物质基组合式墙体。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，所述干燥木质素的水分≤5％且目数≥400目。

3.根据权利要求1所述的生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，所述高温双螺杆热塑挤压机的挤压条件为：进料口温度20～80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温度为160～180℃，挤出口温度为130～150℃。

4.根据权利要求1所述的生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为半精炼石蜡。

5.根据权利要求1所述的生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，所述助剂为阻燃剂、发泡剂、匀泡剂。

6.根据权利要求1所述的生物质基组合式墙体的制备方法，其特征在于，所述反应釜的温度经过三个阶段升至140～160℃，包括：

第一阶段，升温至100～120℃，保持10～20min；

第二阶段，升温至120～140℃，保持10～20min；

第三阶段，升温至140～160℃，保持60～90min至液化结束。