[发明专利]一种生物质泡沫及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及生物质泡沫及其制备方法和应用。 

技术背景

我国属于农业大国，每年都会产生大量的农业废弃物，如各种农作物的秸秆，由于这类农业废弃物的量太大，不易集中处理，以前的通常做法是就地焚烧，这不仅严重影响空气质量，而且还是一种严重的资源浪费。随着我国经济发展模式的转变和可持续发展战略的深入实施，对于农业废弃物的妥善处理提出了更高的要求。目前已有少量将农业废弃物深加工后用于制备生物质泡沫的报道。但现有技术中制备生物质泡沫通常需要先对农业废弃物进行较复杂的加工，工序繁琐、农业废弃物的回收利用成本较高。且制备的生物质泡沫普遍存在力学性能差、综合性能不稳定等缺陷，并不能很好地满足应用要求，尤其限制了其作为外墙保温板的推广应用。限制了该农业废弃物回收利用手段的推广。 

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种具有良好的力学性能的无毒、阻燃、隔热的生物质泡沫保温材料。 

本发明通过以下技术方案来实现： 

一种生物质泡沫，包括农业废弃物的加工产物、无机粉末填料、有机粘接剂、发泡剂、乳化剂、水、固化剂，所述农业废弃物的加工产物是由农业废弃物加工成的粉末或生物油。所述农业废弃物加工成的生物油可以采用公开号为CN 103060023的专利文献提供的方法制备，也可以直接从市场上购买。所述农业废弃物的加工产物（尤其是农作物秸秆粉末），仅通过简单的初加工就可制得，成本低廉，通过各原料的相互作用使所得的生物质泡沫材料具有轻质、绿色无毒，还具有良好的力学性能以及出色的隔热性和阻燃性。作为可选，所述农业废弃物粉末被加工成50~150目，采用该细度范围的农业废弃物粉末有利于提高产品的力学强度。

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述无机粉末填料为氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、三氧化二铝、硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中至少一种。粉末粒度范围？通过添加无机粉末填料一方面可以在材料中起到颗粒增强和增韧的效果，另一方面对农业废弃物起到一定的矿化作用，提高农业废弃物的稳定性，避免其中的可溶性碳水化合物（如丹宁、糖类等）会在水中溶解和抽出，从而影响泡沫材料的强度和稳定性。 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述有机粘接剂为酚醛树脂或聚氨酯树脂。所述有机粘接剂具有优异的发泡性、粘接性和防火性。除了构成泡沫以外，还能将各组分有机地粘接在一起，并具有阻燃效果。 

在上述生物质泡沫中，所述发泡剂的作用在发泡过程中产生气泡，使材料形成多孔的泡沫状结构，从而减轻材料的容重。作为可选方式，所述发泡剂为烷烃发泡剂，如正戊烷、环戊烷、石油醚、己烷中的一种或几种，采用这类发泡剂，发泡所需温度低，发泡效果好，且绿色环保。 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述乳化剂为硅油，壬基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种，所述乳化剂的作用是材料配方中的有机物、无机物、亲属性和疏水性物质都充分均匀的混合，是所得的材料性能均一、稳定。 

在上述生物质泡沫中，所述固化剂能将树脂固化，形成稳定的泡沫结构，当有机粘接剂为酚醛树脂时所述固化剂为酸类固化剂（如对甲基苯磺酸、甲基磺酸、苯酚磺酸以及它们的复配物），当有机粘接剂为聚氨酯时所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，各组分按重量份的配比如下：所述农业废弃物的加工产物为10~60份；无机粉末填料为15~20份；有机粘接剂为10~40份；发泡剂为1~10份；乳化剂为2~6份；固化剂为5~20份。 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述生物质泡沫中还含有玄武岩连续纤维。添加玄武岩纤维可以较大程度提高泡沫的抗压、抗拉性能，还可以显著提高板件的电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等性能。作为可选，所述玄武岩连续纤维的质量在所述生物质泡沫材料总重量中所占的比例为1~10%。 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述玄武岩连续纤维是直径为9~22μm，长度为3~25mm的短纤维。该尺寸的短纤维对泡沫材料的增强增韧效果较好 

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述短纤维在泡沫基体中是随机取向的。有利于保证材料的均匀性；有利于提高材料在各方向上的强度，增加材料的各向同性。

作为可选方式，在上述生物质泡沫中，所述玄武岩连续纤维是直径为9~22μm，长度在100~2000mm以上的长纤维。采用长纤维有利于大幅提高板件纤维方向的强度和韧性，对于泡沫的拉拔强度有很大的提高。