阻燃秸秆板材及其制备方法

本发明涉及生物质板材，尤其是涉及一种阻燃秸秆板材及其制备方法。

背景技术：

1、我国每年的秸秆生成量大于7亿吨，其综合利用对农民增收、环境保护、资源节约和农业可持续发展具有重要的意义。目前秸秆的利用方式主要包括秸秆还田、秸秆饲料、秸秆发电等，对秸秆的原料化利用还非常不足。秸秆板材是以秸秆为原料，以一定的工艺压制而成的板材，在室内装饰、家具制造、食品包装等领域有广泛的应用。然而，秸秆板材遇火易燃烧，极大限制了其广泛应用，亟需开发具有良好阻燃性能的秸秆板材。

2、目前阻燃秸秆板材的制备方法主要包括：1)在板材制备过程中添加阻燃剂；2)对秸秆板材表面进行阻燃涂覆；3)对秸秆进行化学改性；4)将秸秆与其他纳米材料进行复合；5)对秸秆板材的结构进行设计。采用以上方法制备阻燃板材还存在很多缺点，如物理性能变差、阻燃涂层附着性和耐久性不理想、阻燃改性影响板材外观、改性过程复杂、改性工艺成本高等。因此，亟需开发新的阻燃秸秆板材制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有优异阻燃性能的秸秆板材，该秸秆板材的制备工艺简单，制备效率高，原料易得且环保，成本低廉，力学性能优异，具有良好的工业化应用前景。

2、为了实现本发明的目的，本发明提供的阻燃秸秆板材的制备方法为：将质量浓度为1～40％的秸秆分散液过滤得到秸秆滤饼，然后进行热压处理得秸秆板材，再将秸秆板材置于阻燃剂溶液中，浸渍一段时间后，取出干燥，得到阻燃秸秆板材。

3、进一步的，按重量份数计，所述秸秆分散液的制备方法为：将1～40份秸秆粉末添加到100份水中，在室温下以50～1000rpm的转速搅拌分散0.1～5h，即可。如果秸秆分散液浓度过低，则秸秆板材制备效率低，耗时长，制备的秸秆板材厚度较小；如果秸秆板材浓度过高，则秸秆板材分散液均匀性较差，最终影响所得板材的均匀性。

4、进一步的，所述秸秆粉末为过60目筛网的秸秆。如果秸秆粉末粒径过小，则秸秆纤维之间不能形成有效机械互锁，造成板材强度降低；如果秸秆粉末粒径过大，则不易得到均匀的秸秆分散液，最终影响所得板材的均匀性。

5、进一步的，所述秸秆为稻秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、棉秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、花生秸秆、油菜秸秆、青稞秸秆、薏苡秸秆、甘蔗秸秆、芝麻秸秆、葵花籽秸秆、糯米秸秆、茶叶秸秆、辣椒秸秆、薯类藤蔓中的一种或两种及以上的混合物。

6、进一步的，所述热压处理的温度为室温～250℃，压力为5～40mpa，时间为1～100h。

7、进一步的，所述阻燃剂溶液的质量浓度为1～50％。阻燃剂溶液配制工艺为将一定量的阻燃剂添加到水中，常温下搅拌0.1～2h，使阻燃剂完全溶解，即得到阻燃剂溶液。

8、进一步的，所述阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的一种或两种及以上的混合物。

9、进一步的，所述浸渍时间为0.1～10h。

10、进一步的，所述干燥方法为自然风干、烘箱干燥或冷冻干燥中任意一种。不同干燥方法对板材的阻燃性能无显著影响。其中，自然风干成本低，但耗时较长，效率较低；烘箱干燥的温度需控制在100℃以下，能够精确控制温度，干燥时间较短，但需要专门的设备，秸秆制备成本会提高；冷冻干燥工艺复杂，成本更高。

11、本发明还提供了一种采用上述制备方法得到的阻燃秸秆板材。

12、本发明取得了以下有益效果：

13、1、本发明的阻燃秸秆板材是将热处理后的秸秆板材通过阻燃剂溶液浸渍得到的，制备方法简单，制备效率高，具有良好的工业化应用前景。

14、2、本发明采用磷酸铵盐作为阻燃剂，其可通过浸渍进入到秸秆板材内部，干燥后能够有效填充板材的孔隙，使板材变得更加致密，增加板材的密度和硬度，进一步提高了秸秆板材的力学强度。

15、3、本发明制备的秸秆板材具有优异的阻燃性能，可应用于室内装饰、家具制造、食品包装等领域。

16、4、本发明阻燃秸秆板材的原料来自废弃的秸秆资源，具有来源广泛、原料易得、成本低、环保的优势，并且磷酸铵盐阻燃剂比传统化学阻燃剂更加环保，对环境的影响更小。

技术特征：

1.一种阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，包括：将质量浓度为1～40％的秸秆分散液过滤得到秸秆滤饼，然后进行热压处理得到秸秆板材，再将秸秆板材置于阻燃剂溶液中，浸渍一段时间后，取出干燥，得到阻燃秸秆板材。

2.根据权利要求1所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述秸秆分散液的制备方法为：将1～40份秸秆粉末添加到100份水中，在室温下以50～1000rpm的转速搅拌分散0.1～5h，即可。

3.根据权利要求2所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述秸秆粉末为过60目筛网的秸秆。

4.根据权利要求3所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述秸秆为稻秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、棉秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、花生秸秆、油菜秸秆、青稞秸秆、薏苡秸秆、甘蔗秸秆、芝麻秸秆、葵花籽秸秆、糯米秸秆、茶叶秸秆、辣椒秸秆、薯类藤蔓中的一种或两种及以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述热压处理的温度为室温～250℃，压力为5～40mpa，时间为1～100h。

6.根据权利要求1所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂溶液的质量浓度为1～50％。

7.根据权利要求6所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的一种或两种及以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述浸渍时间为0.1～10h。

9.根据权利要求1所述的阻燃秸秆板材的制备方法，其特征在于，所述干燥方法为自然风干、烘箱干燥或冷冻干燥中任意一种。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的阻燃秸秆板材的制备方法制得的阻燃秸秆板材。

技术总结
本发明公开一种阻燃秸秆板材及其制备方法，涉及生物质板材技术领域。本发明公开的阻燃秸秆板材的制备方法为：将秸秆粉末分散在水中，得到秸秆分散液；通过真空抽滤将分散液中的大部分水去除，得到秸秆滤饼；用热压机将滤饼压制成秸秆板材；将秸秆板材浸入到阻燃剂溶液中进行处理，干燥后即得到阻燃秸秆板材。本发明提供的阻燃秸秆板材具有优异的阻燃性能和力学性能，并且制备工艺简单，成本低，在室内装饰、家具制造、食品包装等领域有广阔应用前景。

技术研发人员：贾超,罗典锋,朱美芳
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14