一种高强度无醛飞灰板材及其制作方法与流程

  常见问题     |      2025-08-11 18:41

  

一种高强度无醛飞灰板材及其制作方法与流程(图1)

  1、硅酸钙板作为一种新型的绿色建筑环保材料,被应用于商业工程建筑的吊顶天花和隔墙、家庭装修、家具的衬板、广告牌的衬板等地方,除具有传统板材的基础功能外,还有优越的防火和防潮性能,具有隔音、耐久性好等优点,是一种理想的装饰板材。

  2、垃圾飞灰是城市垃圾电厂在烟气回收系统中收集到的残余物,其概念有别于火电厂的飞灰。由于垃圾飞灰颗粒粒径小,易吸水且其中含有重金属和二垩英等致癌物质而不能直接填埋处理,飞灰的主要成分属于ca0-sio2-al2o3-feo体系,完美契合了硅酸钙板的生产要求。硅灰是大工业冶炼中的副产物,但是其含有高含量的sio2,因此利用飞灰和硅灰制作硅酸钙板,不仅可以解决资源浪费、环境污染的情况,还可以有效降低硅酸钙板的成本。

  3、发明专利cn114751710b公布了一种含介孔材料的建筑保温板,包括如下重量份数的组分:发泡聚苯乙烯颗粒8-12份、胶凝材料30-80份、填料10-40份、改性介孔材料1-30份、添加剂0.1-2份,制备得到的保温板具有良好的保温、抗压和阻燃性能,但其该发明中胶凝材料中涉及有酚醛树脂、脲醛树脂,上述材料在制备和使用过程中易挥发产生甲醛,危害身体健康,同时,飞灰中含有大量的重金属离子,如果使用不慎,易析出,对健康产生危害,同时,其中的氯离子易导致抗折强度降低。

  2、如何改善飞灰中的重金属离子和氯离子析出,并提高制备得到的板材的强度。

  4、一种高强度无醛飞灰板材,包括以下重量份原料:90-110份水泥、120-180份石英砂、225-320份生石灰、60-90份增强助剂和20-30份水性聚氨酯树脂乳液、45-55份去离子水和1-5份减水剂;

  6、步骤s1、按重量份,利用球磨机将水泥、增强助剂和水性聚氨酯树脂乳液研磨成细粉,将石英砂、生石灰和减水剂加入混炼搅拌机内,加入去离子水,混炼3-5min,得到稳定化产物;

  8、步骤s3、将砖坯送入蒸汽温度在40℃下养护4-12h,再置于190-250℃、蒸汽压力在1.5-3mpa的蒸压釜内蒸汽养护10-12h,养护后常温静置1-2周,得到高强度无醛飞灰板材。

  10、进一步地,硅灰为挪威埃肯公司生产的硅灰,比表面积为25000m2/kg,密度为2200kg/m3。

  11、进一步地,减水剂为丙烯基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种按照任意比混合。

  13、步骤a1、将酰胺化废弃椰壳纤维置于混合液c中,超声分散0.5-1h,转速1000-1200rpm下,搅拌0.25h,再加入正硅酸乙酯,继续搅拌12-16h,过滤,用无水乙醇洗涤3-5次,得到改性纳米二氧化硅,其中,酰胺化废弃椰壳纤维、混合液c和正硅酸乙酯的用量比为10-15g:100-120ml:20-25ml,混合液c中,无水乙醇和25-28wt%氨水的用量比为75-85ml:25-35ml,超声分散的目的是为了实现改性酰胺化废弃椰壳纤维在溶液体系中的均匀分散,在制备过程中加入过量的正硅酸乙酯,实现正硅酸乙酯水解产生的纳米二氧化硅对酰胺化废弃椰壳纤维的充分包覆;

  14、步骤a2、将改性纳米二氧化硅置于110℃下活化2h,再分散到甲苯中,加入异丁烯三乙氧基硅烷,升温至65-75℃,搅拌反应5.5-6.5h,反应结束后,冷却至室温,再经离心、洗涤、冻干,得到long8官方产品推荐增强助剂,其中,改性纳米二氧化硅、甲苯和异丁烯三乙氧基硅烷的用量比为5-10g:35-55ml:0.3-0.8ml,通过异丁烯三乙氧基硅烷水解产生的硅醇基和改性纳米二氧化硅上的si-oh,发生化学键连,提高了改性纳米二氧化硅的分散性和相容性,异丁烯三乙氧基硅烷的小分子结构可穿透胶结性表面,渗透到混凝土内部,与暴露在酸性或碱性环境中的空气及基底中的水分子发生化学反应,形成-斥水处理层,从而抑制水分进入到基底中。

  16、步骤b1、将6g/l过氧化氢水溶液、10g/l氢氧化钠水溶液、2.5g/l乙二胺四乙酸钠水溶液和2g/l三聚磷酸钠水溶液搅拌均匀,得到混合液a;其中,过氧化氢水溶液、氢氧化钠水溶液、乙二胺四乙酸钠水溶液和三聚磷酸钠水溶液的用量比为240-260ml:320-420ml:160-200ml:80-120ml;

  17、步骤b2、将废弃椰壳纤维加入混合液a中,搅拌均匀,升温至75℃,搅拌2h,再用70℃热水洗涤数次,冷却至室温,再用去离子水洗涤数次,105℃下干燥3h,得到预处理废弃椰壳纤维,其中,废弃椰壳纤维和混合液a的用量比为40-50g:0.8-1l;

  18、在碱性条件下加入乙二胺四乙酸钠和聚磷酸钠能够有效地与果胶质等聚合物相结合,破坏椰壳内部结构,很好地去除了废弃椰壳纤维中的大部分水溶物和部分半纤维素不仅降低了废弃椰壳纤维中的纤维分子结构的结晶度及取向度,而且间接提高了椰壳的疏水性能。

  19、步骤b3、将尿素加热至140℃,熔融得到熔融尿素,再加入预处理废弃椰壳纤维和1m磷酸溶液,保持温度,继续搅拌反应4-5h,反应结束后,冷却、过滤,用异丙醇和0.1m盐酸洗涤数次,冷冻干燥得到磷酸化废弃椰壳纤维,其中,尿素、预处理废弃椰壳纤维和磷酸溶液的用量比为200-300g:35-40g:150-200ml,磷酸化废弃椰壳纤维的结构如下long8官方产品推荐所示:

  21、步骤b4、将磷酸化废弃椰壳纤维和n,n-二甲基甲酰胺混合均匀,用1m的氢氧化钠溶液调节ph值为7.5-9.5,再加入4-羟基邻苯二甲酸酐,氮气氛围下,升温至65-75℃搅拌反应4-6h,反应结束后,静置4-6h,用15wt%盐酸溶液调节ph值为6-7,抽滤,滤饼用无水乙醇和去离子水分别洗涤2-4次,冷冻干燥,得到含不饱和双键的酯化废弃椰壳纤维,其中,磷酸化废弃椰壳纤维、4-羟基邻苯二甲酸酐和n,n-二甲基甲酰胺的用量比为25-35g:2.5-3.5g:150-200ml,以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂,在碱性条件下,磷酸化废弃椰壳纤维中的羟基与4-羟基邻苯二甲酸酐发生酯化反应,通过改性,引入刚性的苯环,提高磷酸化废弃椰壳纤维的力学性能,同时引入羟基;酯化废弃椰壳纤维的结构简式如下所示:

  23、步骤b5、将酯化废弃椰壳纤维、氨基化填料加入无水n-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,再加入碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶,升温至55-65℃,搅拌反应4-6h,反应结束后,去除溶剂,得到酰胺化废弃椰壳纤维,其中,酯化废弃椰壳纤维、氨基化填料、无水n-甲基吡咯烷酮、碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的用量比为20-25g:3-5g:100-200ml:0.35-0.75g:0.2-0.7g,在上述反应过程中,以无水n-甲基吡咯烷酮为溶剂,碳二亚胺为脱水剂,4-二甲氨基吡啶为催化剂,氨基化填料上具有强亲核性能的氨基与酯化废弃椰壳纤维上的羧基发生酰胺化反应,得到酰胺化废弃椰壳纤维。

  26、步骤c1、将硅灰和去离子水混合,搅拌均匀,加入质量分数37%的盐酸溶液,在80℃条件下搅拌1h,冷却,抽滤,水洗至滤液呈中性,干燥得到酸化硅灰;控制硅灰、去离子水、盐酸溶液的用量比为5g:8ml:5ml,经过酸改性和高温改性处理后降低了硅灰中sio2和al2o3的聚合度,提高了对飞灰中氯离子的吸附能力;

  27、步骤c2、在氮气保护条件下,将酸化硅灰和飞灰加入甲苯中,搅拌均匀,加入混合液b,加热回流反应16h,反应结束后,经过过滤、洗涤、干燥,得到氨基化填料,其中,飞灰为垃圾电厂焚烧产生,并经重金属捕捉后的飞灰,控制酸化硅灰、飞灰、混合液b和甲苯的用量比为2-4g:1-2g:16ml:45-55ml,混合液b中,三乙烯四胺、去离子水和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为2ml:10ml:4ml,其中,γ-氨丙基三乙氧基硅烷上的硅氧烷基团易水解为强极性的硅醇,其对硅灰和飞灰中的无机盐表面羟基能够形成稳定的化学键合,同时,其和三乙烯四胺上的氨基不仅能与飞灰中的重金属离子通过氢键作用产生螯合吸附作用,同时,也能参与到后续的反应过程中。

  29、(1)为了防止飞灰中的重金属离子和氯离子析出,本技术中加入了氨基化填料和酯化废弃椰壳纤维,氨基化填料中的酸化硅灰具有低sio2和al2o3的聚合度,其对飞灰中氯离子具有良好的吸附性能,氨基化填料中的γ-氨丙基三乙氧基硅烷不仅能与椰壳纤维产生稳定的化学键连,提高飞灰和酸化硅灰的分散性能,还能和三乙烯四胺通过静电作用和范德华力与飞灰中的重金属阳离子发生螯合作用,酯化废弃椰壳纤维中含有丰富的磷酸基、羟基、酯基和刚性苯环,磷酸基、羟基和酯基同样能通过静电作用与飞灰中的重金属阳离子发生螯合作用,苯环能够增强力学性能,此外,经改性后的椰壳纤维自身不仅有着疏松的孔道结构,对飞灰中的重金属离子具有良好的孔道吸附性能,它还能与苯环、硅灰和飞灰和包覆在其外侧的高比表的二氧化硅共同作为增强基材,不仅提高了制备得到的无醛板材的力学性能,而且提高了其对飞灰重金属离子和氯离子的吸附性能。

  30、(2)本技术中加入了水性聚氨酯树脂乳液作为胶结剂,水性聚氨酯树脂乳液自身具有低voc、气味小、不燃和良好的机械性能,同时,它能与增强助剂中异丁烯三乙氧基硅烷间有着良好的相容性,协同增强了无醛板材的力学性能。

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