[发明专利]增强水泥轻质墙材用农林废弃纤维的机械制浆方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑用植物纤维增强水泥轻质墙材，具体涉及增强水泥轻质墙材用农林废弃纤维的机械制浆方法。

背景技术

目前，由农林可再生植物资源转化获得新材料、高热值能源、化工原料及药物正成为一种重要的发展趋势，高效、环保地利用这些生物质材料具有十分重要的意义。植物纤维是自然界最为丰富的天然高分子材料，自然界中每年生长的纤维素总量多达千亿吨，远远超过了地球上现存石油的总储量。植物纤维的纤维形态具有长径比大，比强度高，比表面积大等优点，特别是中空结构特点。

传统的建筑墙体材料一般都是以黏土、砂石和水泥等为原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而成，虽具有价格低、经久耐用、防火隔热及吸潮等性能，但也有砖块小，质量大、耗原料多、污染环境等缺陷。随着建筑设计要求逐渐提高以及来自环境保护和能源紧缺等方面的压力，绿色植物纤维作为作为一种新型建筑材料已在建筑物内外墙中得到应用。植物纤维作为建筑材料具有价格低廉、环保、弯曲模量、弹性模量高、保温效果好和重量轻等优点。在水泥砖制坯过程中添加植物纤维, 不仅可克服普通水泥制品容易干缩的不足，还可起到增强的作用。普通的硅酸盐水泥碱性较高，对植物纤维有很强的腐蚀作用，甚至会对其产生降解作用，阻碍水泥的水化过程，因在混合前此须对植物纤维进行表面预处理。常用的预处理方法是加入稀碱液保温处理一段时间，去除半纤维素的多糖物质，在与水泥的混合过程中加入助凝剂，提高水化进程。

高效利用农林废弃纤维原料，如麦秆、稻草、甘蔗渣等可再生资源，经过表面预处理，制备高性能的植物纤维增强水泥轻质墙材，代替目前广泛使用的粘土砖、水泥砖和木质水泥刨花板，具有十分重要的现实意义。

发明内容

为提高农林废弃纤维原料的利用率及提高水泥轻质墙材的性能，本发明提供增强水泥轻质墙材用农林废弃纤维的机械制浆方法，将农林废弃纤维原料经过表面预处理并高浓磨浆处理后，与水泥混合制备植物纤维增强水泥轻质墙材。该方法能有效地改善植物纤维形貌，促进水泥水化进程，降低材料密度，提高材料的抗拉、抗压、弯曲以及剪切强度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

（1）农林废弃纤维的前处理：将农林废弃纤维进行粗切细化，除去原料中的砂石及大块杂质；

（2）农林废弃纤维的预处理：按照液固比10:1～30:1将碱液与经步骤（1）处理后得的农林废弃纤维混合后，在温度50℃～100℃、压力0.1Mpa～1.0Mpa的条件下预处理30min～300min，然后脱水得到农林废弃纤维粗料；

（3）使用双螺杆纤维搓磨分丝机对步骤（2）得到de 农林废弃纤维粗料脱水后进一步搓磨细化；

（4）将步骤（3）得到的农林废弃纤维粗料进行两段高浓磨浆：一段磨浆浓度为10%～20%，磨盘间隙4mm～8mm；二段磨浆浓度5%～10%，磨盘间隙1mm～4mm，得到增强水泥轻质墙材用农林废弃纤维。

进一步的，所述步骤（2）碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液或亚硫酸钠溶液。

上述碱液中碱用量相当于磨后浆料绝干量的0.2～5.0%。根据具体采用的碱溶液的碱度的不同，适当调整碱用量，比如氢氧化钠(其碱用量为相对于磨后浆料绝干量的0.2～2.0%)、氢氧化钙(其碱用量为相对于磨后浆料绝干量的0.5～5.0%)、氨水(其碱用量为相对于磨后浆料绝干量的0.5～5.0%)和亚硫酸钠(其碱用量相当于磨后浆料绝干量0.5～5.0%)。

所述农林废弃纤维为稻草、麦草、高粱秆、玉米秆、芦苇、甘蔗渣中的一种以上。

所述步骤（4）一段磨浆磨后浆料的打浆度为10～25°SR，二段磨浆磨后浆料的打浆度为12～25°SR。根据具体采用的原料性质的差异，打浆度略有不同。例如，稻草经一段磨浆后浆料打浆度约10～20°SR，二段磨浆后浆料打浆度为15～25°SR；麦草经一段磨浆后浆料打浆度为12～25°SR，二段磨浆后浆料打浆度为15～28°SR；甘蔗渣经一段磨浆后浆料打浆度为18～25°SR，二段磨浆后浆料打浆度为15～20°SR。

进一步的，所述步骤（4）中两段高浓磨浆之间的时间间隔为3min～5min。

步骤（1）所述粗切细化具体为切碎、撕碎、压碎或碾碎，粗切细化后秸秆类的长度为1～15cm。