一种用谷壳干法改性制造模块化绿色建材并建造房屋的新方法技术

本发明专利技术是一种用谷壳为主要原料，通过干法改性，制造模块化绿色建材并建造房屋的新方法。专利201210080798.6把植物材料(农林废弃物)通过干法和湿法两种方法改性为新的基础原材料-改性植物原纤维的技术。本发明专利技术是用该专利的干性改性技术，使用谷壳为原料的一个具体应用方案。内容包括用谷壳进行改性的配方，把配制好的物料用反应性挤出法制成绿色建材模块化连接件型材，用热压成型法制成大板，把大板和连接件组装成高层建筑内墙和低层房屋的技术。

【技术实现步骤摘要】
一、
：本专利技术涉及用谷壳为主要原料，干法改性制造模块化绿色建材并建造房屋的新方法。二、技术背景：谷壳是稻米加工中数量最大的副产品，按重量计约占稻谷的20％。2014年我国稻谷产量1.72亿吨，年产谷壳约3400万吨，数量很大。但是目前能大量使用和消耗谷壳的领域并不多，最大的用途是作燃料，但是其发热量只有标准煤的50％，在获得少量能源的同时，确放出了大量的二氧化碳，在宏观和微观上都不经济。用谷壳做活性炭、水泥、一次性餐具、建筑、包装材料等都有人研究，但都很难产业化、商品化。早在1951年英国就用热固性酚醛树脂与谷壳混合制成谷壳板，但由于性能差，成本高，未能引起重视。此后美国、加拿大等在上世纪七十年代生产出了成套设备卖到我国，实际上并不成熟，至今还有许多问题要解决。此后我国浙江、江西等地研制了多条与三万吨稻米加工厂配套的年产5000立米谷壳板的生产线，做出的谷壳板只能用于包装、家具，由于在性价比上没有优势，并未产生市场影响。谷壳与一般秸秆不同，它含有20％的二氧化硅，做得好的材料质地坚硬，密度轻，有良好的韧性，抗虫、耐腐，导热性低，弹性强，最适宜做绿色建材，用于建造房屋。根据国际材料科学研究会1988年提出的定义：绿色建材是采用清洁生产工艺和技术，不用或少用短缺的天然资源和能源，大量使用农业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性(放射性水平低)，达到使用寿命后，可以回收再利用，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。本专利技术用属于植物废弃物的谷壳为主要原料，用清洁生产技术，生产无毒、无污染的木质聚合复合材料(聚合木)；用聚合木生产适宜村镇房屋和城市高层建筑内墙的模块化型材；用模块化型材组装的方式，组装城市建筑内墙和村镇房屋，既不要大型施工机械施工，还可代替砖瓦和部分钢筋、水泥，建造小康住房，适应从根本上改善城乡居住条件的形势。用后可以全部回收，再利用，不产生固废，完全符合绿色建材的标准。目前由于泥土砖瓦价格高升，使用这种绿色建材做城市房屋的内墙比用水泥、砖块的费用要低30％以上，有很大的性价比优势。利用谷壳做绿色建材的好时期已到。专利技术专利CN201210080798.6号“植物改性原纤维及其制造工艺”提出了对植物材料进行改性的技术路线，并提出“生产刚性结构材料的改性植物原纤维”的制造方法。本专利技术是针对谷壳这种特定植物原料，实现该专利提出的干法改性方法的一个具体方案。三、
技术实现思路
：(一)配方设计：谷壳是农业秸秆中的一个特殊品种。其特殊性就在于其成分中除了含有30％的纤维素，20％的木素，20％的半纤维素外，还含有20％的二氧化硅。针对这种特殊的成分结构，我们选择轻钙为基材之一。在挤出和热压的高温、高压条件下碳酸钙部分分解成氧化钙，发生以下改性反应：CAO+H2O＝CA(OH)22CA(OH)2+SIO2＝CA2SIO3+H2O生成的硅酸钙，可起粘合剂的作用。除上述反应外，还加了少量MDI(二苯基甲烷二异氰酸脂)，它与SIO2发生改性可生成PU/SIO2复合材料。加入了少量作了稳定处理的PVC，它们SIO2，MDI，发生改性反应，生成PU/SIO2/PVC复合材料。在配方中加入少量四羟甲基氯化磷(或二羟甲基氢氧化磷)，在改性中能与谷壳中的纤维素形成网状结构，生成亚甲基键和P-C-N键，在使绿色建材高阻燃的同时，也增强它的强度，更突出的优点是它能阻止pvc分解，防止其放出有毒气体，二者协同作用，能使建材达到不燃级的阻燃水平。配方设计的最大的特点是加有按专利201210080798.6生产改性植物原纤维时，用天然植物高分子提取剂在污水中提取的天然高分子混合物，作为加工时的增强剂和润滑剂，为污水提取物的使用找到了一条高效益利用的出口。这种配方组成的物料在加工过程中，可按专利201210080798.6的技术路线发生聚合复合反应，生成性能良好的新材料。上述配方的一个较佳的比例关系是，谷壳：碳酸钙：MDI：污水提取物：PVC：四羟甲基氯化磷(二羟甲基氢氧化磷)＝40％∶30％；5％∶13％：10％∶2％。这种配方生产出的建材强度很好，成本较低，现代住房要求的阻燃、节能、环保、宜居、舒适程度各异，对不同的要求要通过调整物料的配方加以满足。(二)模块模具的设计和型材组装。本专利技术将绿色建材设计成模块化型材。预制模块构件分为墙体构件，屋面构件，地面构件。按房屋层高和承重要求，依照国家相关标准，要用适当的钢筋混凝土框架或龙架，用预制的绿色建材模块连接框架、龙架，组装成房。除了大板外，所有模块化构件都有自主设计的模具，用模具成型方式实现连续生产。房屋的绿色建材80％是用在墙体上。本专利技术的墙体模块由大板和连接件(包括封边如图1图2，平联接型材如图3，门套线如图4，90°转角件如图5，拼缝条如图6，工字条如图7)构成。屋面由钢梁、屋面结构大板、防水层、隔热层、屋面装饰板构成。这些构件全部在工厂中成型为标准化模块预制件，用户只要按图拼装即可。墙体大板有单层厚板和双层薄板二种结构。以双层板的安装为例，首先将双层封边(图1)固定在地面或墙面上，将两块双层大板平行插入封边槽内，大板的另一端平行插入平联接型材(图3)的二个槽内，在平联接型材的另一端的二个槽内插入另二块大板.....一直到转角处。在转角处将二块大板插入90度转角件(图5)二个槽内，转角件的垂直槽内插入另二块大板与前一方墙垂直。平联接型材的中间有拼缝槽，要将拼缝条(图6)插入槽内。工字条(图7)是用来安在两块大板中间，加固墙体的。二块中空大板拼接时形成三个中空空间起到隔音、隔热的作用。中层空间可以填充改性植物原纤维。门套线(图4)是用来做门框的。单层大板的使用安装与双层大板的主要区别是相关的连接件是单槽结构，在每个槽内只安一块大板。村镇的平房或低层房屋建设要按国家的设计标准要求，用钢筋水泥或水泥砌砖做柱状龙架，墙体的设计和安装与上述方法相同。房顶的设计是，在墙体连接的龙架上连接插手樑，在樑上铺装大板，做为结构层，大板中填装改性植物原纤维，形成保温层、隔热层、隔离层，用一层簿板做压板，在压板上铺双面自粘防水卷材，做为防水层，再铺上用改性植物原纤维为基材的瓦块形预制板做保护和装饰层。模块化型材组装房屋，能做到构件少，连接快，操作易，模具定型，相对稳定。不需要大型施工机械和专业施工队施工。(三)连接件型材制造的工艺设计：1、谷壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用谷壳制造绿色建材预制模块化型材，并将其组装成高层建筑内墙和低层房屋的方法，其特征是：谷壳和一定的配料按配方比例混合成可以改性成聚合复合材料的物料，用磨粒机将物料的一部分制成粒料，用按改性要求改造的挤出机和模具进行反应改性性挤出，使粒料成型为多种模块化连接件型材；用按改性要求改造了的热压机系统将另一部分物料压成大板；再按本专利技术提供的程序和方法把谷壳绿色建材模块化连接件型材和大板组装成高层建筑的内墙和低层房屋。

【技术特征摘要】

本发明是将专利201210080798.6对植物材料进行干法改性的技术，应用于谷壳这种特定原料，将其制造成绿色建材预制模块型材和大板，并将其组装成高层建筑内墙或低层房屋的一个实施方案，也可供使用其它植物材料制造和使用绿色建材时参照。
1.一种用谷壳制造绿色建材预制模块化型材，并将其组装成高层建筑内墙和低层房屋的方法，其特征是：谷壳和一定的配料按配方比例混合成可以改性成聚合复合材料的物料，用磨粒机将物料的一部分制成粒料，用按改性要求改造的挤出机和模具进行反应改性性挤出，使粒料成型为多种模块化连接件型材；用按改性要求改造了的热压机系统将另一部分物料压成大板；再按本发明提供的程序和方法把谷壳绿色建材模块化连接件型材和大板组装成高层建筑的内墙和低层房屋。
2.权利要求1所述的可以改性成聚合复合材料的物料配方是：谷壳、碳酸钙、MDI(二苯基甲烷二异氰酸脂)、溶有天然高分子的污水提取物、pvc(聚氯乙烯树脂)、四羟甲基氯化磷(或二羟甲基氢氧化磷)。较佳的比例是：40％∶30％∶5％∶13％∶10％∶2％。
3.权利要求1所述的模块化连接件型材模具的设计和制造：包括双层封边、单层封边、平联接型材、门套线、90度转角件、拼缝条、工字条。
4.权利要求1所述的把谷壳绿色建材连接件型材和大板组装成高层建筑内墙的程序和方法：以双层板的安装为例，首先将双层封边固定在地面或墙面上，将两块双层大板平行插入封边槽内，大板的另一端平行插入平联接型材的二个槽内，在平联接型材的另一端的二个槽内插入另二块大板一直到转角处，在转角处将二块大板插入90度转角件二个槽内，转角件的垂直槽内插入另二块大板与前一方墙垂直，平联接型材的中间有拼缝槽，要将拼缝条插入槽内，工字条是安在两块大板中间，加固墙体的，二块中空大板拼接时形成三个中空空间起到隔音、隔热的作用，中层空间可以填充做了阻燃处理的功能性改性植物原纤维，门套线用来做门框的；单层大板的使用安装与双层大板的主要区别是相关的连接件是单槽结构，在每个槽内只...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈根长，张伟，
申请(专利权)人：陈根长，
类型：发明
国别省市：北京;11