[发明专利]轻质生物质材料及其制备方法

说明书

本发明涉及轻质生物质材料及其制备方法。其主要利用生物质纤维和植物蛋白材料、污泥、以及交联剂、润滑剂、阻燃剂和水充分搅拌直至混合均匀。然后利用模压注塑成型或螺杆挤出成型方式预成型后，放置在模具中利用微波发泡装置进行发泡，制得轻质生物质材料。本发明制备的轻质生物质材料，具有较好的抗压强度和弯曲性能，不易变形、不易霉变、轻质、保温、无异味、成本低廉；绿色环保可自然降解，具有节约资源、可回收再利用和自然遗弃后还原成土壤等优点，有良好的实用价值，并对环境低负荷。

技术领域

本发明涉及生物质材料再利用和材料制备技术领域，主要涉及轻质生物质材料的制备和生物质环保降解再利用等方面。

背景技术

随着我国工业化和城市化进程逐步加快，城市的用水量和排水量也逐步增加，加剧了污水处理厂污泥产出量的飞速增长。截至2016年3月，我国以建3910多座城镇污水处理厂，污水处理能力已达到1.67亿立方米/日。作为污水的衍生品，我国每年产生3000万吨～4000万吨市政污泥（含水率在80%）。近年来我国出台了一系列政策推动污泥处置行业发展。其中，妥善处置污泥、有效利用污泥资源、提高处置效率和降低处置成本等成为行业关注热点。

生物质材料是自然界中存量丰富的自然资源之一。自古以来都是国民生活和生产中广泛利用的资源。随着经济的加速发展，我国对典型生物质纤维来源的木材的消耗量也是飞速增加，国内森林资源十分匮乏。同时作为典型生物质纤维来源的竹子在机械加工过程中利用率仅为40％左右，有近60％的资源成为加工剩余物，相当部分被废弃或直接燃烧使用。对于日益增多的木材和竹材加工剩余物，合理充分的利用无疑是最为紧迫和重要的。

随着经济社会的发展，纸张使用量快速上升，废纸大量产生。中国作为世界第二大纸及纸板的消费国，废纸回收总量超过5000万吨/年。纸张的原料主要为各种植物纤维，但我国废纸的利用率低没有发挥废纸的资源价值，还带来了严重的二次环境污染。

发明内容

本发明的目的在于有效利用各种生物质资源制备一种环保降解轻质材料，从而为多种生物质材料开辟新的工业化利用方法，并替代难降解、环境污染高的传统材料。

按照本发明提供的技术方案，以生物质纤维、植物蛋白材料和污泥为主要原材料，加入交联剂、润滑剂、阻燃剂和水均匀搅拌制得浆料，然后利用模压注塑成型或螺杆挤出成型方式预成型后，放置在模具中利用微波发泡装置进行发泡，制得轻质生物质材料。

所述木纤维为工业废弃木材、木纤维或木屑；竹纤维为工业废弃竹材、竹纤维或竹屑。大块材料或木纤维可以进行破碎处理后使用。

所述纸纤维为原浆纸纤维或废纸纤维。废纸纤维可由废纸或废纸板经水力碎浆后使用。

所述植物蛋白材料为含有较多植物蛋白的豆类、面粉类或米类中的一种或两种以上。

所述污泥为为市政脱水污泥或河道淤泥其含水率≤95%。

所述交联剂包括热塑性交联剂、树脂类交联剂、淀粉基交联剂中的一种或两种以上。

所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种以上。

所述阻燃剂为无机阻燃剂主要有金属氢氧化物、无机磷系阻燃剂、硼系阻燃剂、钼化合物、无机氮系阻燃剂、膨胀石墨、卤系阻燃剂、膨胀型阻燃剂中的一种或两种以上。

具体包括以下步骤：

第一步：将木纤维/竹纤维和纸纤维可以进行破碎预处理，得到较小的纤维状材料；

第二步：将植物蛋白材料研磨成粉末状材料；

第三步：将木纤维或竹纤维、纸纤维、植物蛋白材料、污泥、交联剂、润滑剂、阻燃剂和水均匀搅拌，制得浆料；