青砼复合材料的制备方法和生产线技术

本发明专利技术公开了一种青砼复合材料的制备方法和生产线，本发明专利技术以可再生的植物纤维和大规模工业生产的磨细水泥为主要原料，用添加剂、高效减水剂、超细粉进行调整，在制备过程中，首先在植物纤维离解时加入添加剂制得机械浆，接着将机械浆与磨细水泥在磨机中混合并加入高效减水剂制得纤维水泥浆，再加入超细粉调整后成型，制得标准板材、管材和型材以及非标零部件，然后在碳化釜中用超临界二氧化碳浸渍处理使青砼预制件快速碳化，最后对其表面进行修整和防腐耐磨处理制得青砼复合材料产品。本发明专利技术可实现工业规模制备的青砼复合材料，具有高强耐久可加工的特点，还能每吨固碳0.35吨以上，并可以规模化替代金属和塑料，每吨减排超过2吨。吨。吨。

【技术实现步骤摘要】
青砼复合材料的制备方法和生产线


[0001]本专利技术涉及复合材料领域。更具体地说，本专利技术涉及一种青砼复合材料的制备方法和生产线。

技术介绍

[0002]每年地球上以光合作用制造的植物纤维超过1500亿吨，人类每年的农业和工业活动也会产生大量农林废弃物，其中的麦秸、稻草、竹木废弃物主要成份就是植物纤维，全球年产量超过30亿吨，对于农林废弃物大多被堆在农田外焚烧或腐烂，还有一部分直接还田，因焚烧造成污染，还田影响农田作业和土壤生态，主要的处理方式还是堆存后自然降解，这也是大气环境中二氧化碳循环的重要组成部分，作为可再生的天然高分子材料，目前除了自然降解，还没有很好的大规模工业化利用的技术。农林废弃物中的麦秸、稻草、竹木废弃物中，其植物纤维含量很高，包括纤维素、半纤维素和木质素的含量超过90％，是优良的可再生高分子材料，目前利用率还很低，当前工业化的应用主要是草浆造纸、纤维密度板、纤维水泥板等，占总量不到1％。
[0003]随着人类社会经济的发展和工业技术的进步，对工业材料的需求与日巨增，以金属和塑料为主的人造板材、管材和型材的生产量也越来越大，金属和塑料是高碳材料，导致碳排放的积累已经接近大气变暖的临界值，其中中国粗钢、电解铝，水泥、塑料材料的产能占全球的50％以上，同时中国的碳排放占比高达30％以上，这也造成了中国经济发展和减排有着难以调和的矛盾，发展负碳材料是降低工业材料产能和促进社会经济发展的必然之路，目前可再生的天然植物纤维材料成为首选，植物纤维除了草浆造纸外，以植物纤维为主要原料的纤维密度板和纤维水泥板在市场上也比较常见，这两种材料，虽然有工业化规模的生产，应用的产品也仅限于板材，但总体应用也仅限于装修和装饰工程，主要原因是材料的性能达不到更高的要求，比如强度、耐水、防火、抗紫外线、耐磨、抗冲击等性能还很低，使用寿命一般不超过15年，更无法以板材、管材和型材的产品形式替代钢材和铝合金以及塑料材料。
[0004]如何发展能替代钢材和铝合金以及塑料产品的复合材料，是解决当前社会经济发展和减排的关键，特别是能大规模工业应用植物纤维生产可以替代金属和塑料的复合材料，不仅可以降低自然降解排放的二氧化碳，还能大规模减少生产金属和塑料所排放的大量的二氧化碳，是解决减排和发展矛盾的重要途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本专利技术以可再生的植物纤维和正在大规模工业生产的磨细水泥为主要原料，以添加剂、高效减水剂、超细粉进行调整，首先采用木浆机对植物纤维进行加热粉碎和半离解，在离解过程中加入硫酸或亚硫酸的钙镁钠盐作为添加剂制得机械浆，接着将机械浆与磨细水泥在磨机中混合并加入高效减水剂使植物纤维磨解并和磨细水泥基材料充分分散和混
合，实现高比例的分子级复合，在搅拌机将制得的纤维水泥浆中加入超细粉和级配细砂后调整水分制得青砼浆，在挤压机或压振一体机中将青砼浆真空成型制得青砼预制件，包括标准板材、管材和型材以及非标异型件和零部件，再使用超临界二氧化碳浸渍处理使青砼预制件快速碳化，最后对碳化后的青砼预制件进行表面修整和耐磨防腐处理制得青砼复合材料产品。本专利技术能够实现工业规模制备青砼复合材料，这种材料不仅具有高强耐久可加工的特点，还具有负碳特性，或在有效解决重要材料行业经济发展和碳排放的矛盾。
[0007]本专利技术的一个目的是利用物理分散和化学复合技术对植物纤维和水泥材料进行分子级复合，再用超临界碳化浸渍技术提高材料的致密度并快速完成硬化，使植物纤维永久封闭在水泥基材料中，所采用外层深化处理技术使复合材料表面更致密并增加功能性，最终完成的青砼复合材料标准产品和非标零部件具有金属和陶瓷材料的外观，超过铝合金的比强度，媲美陶瓷的耐久性，超过塑料的韧性，这种结合植物纤维韧性和水泥材料刚性的青砼复合材料，强度高，耐久性好，致密度更高，可加工性能良好，具备替代钢铁、铝合金和塑料产品的综合性能，超临界碳化技术使这种材料的生产周期由一个月缩短为1天，为大规模工业化生产奠定了足够的基础。
[0008]本专利技术的另一个目的是制造固碳的工业材料，本专利技术的青砼复合材料与传统材料不同的是，这种青砼复合材料利用植物纤维和超临界碳化能固定和封存大量的二氧化碳，每吨青砼复合材料可以固化和封存二氧化碳超过0.35吨，是名副其实的负碳材料，在建材工程、机械制造、基础建设等领域可以大规模替代金属和塑料产品，从而大量减少金属和塑料生产时所排放的大量二氧化碳，本项目推出的青砼复合材料原料成本低，产品附加值高，应用范围广，其工业规模的推广应用能够有效解决减排和发展的矛盾，在规模化替代金属和塑料后，每吨减排超过2吨。
[0009]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供的青砼复合材料及其制备方法如下包括以下步骤：
[0010]步骤一、将15～45重量份的植物纤维原料和0.3～7.5重量份的添加剂加入木浆机中，加热粉碎研磨使植物纤维半离解制得机械浆；
[0011]步骤二、将步骤一制得的机械浆和25～57重量份的磨细水泥以及0.3～9.5重量份的高效减水剂加入湿法磨机中，混合加热磨解使植物纤维分离并在磨细水泥浆中分散制得纤维水泥浆；
[0012]步骤三、将步骤二制得的纤维水泥浆通过挤压或压振一体成型制得青砼预制件，包括标准板材、管材和型材以及非标异型件和零部件，再将青砼预制件进行蒸压养护；
[0013]步骤四、将步骤三制得的青砼预制件置于碳化釜内真空除气脱水，再用超临界二氧化碳浸渍碳化，二氧化碳循环碳化，降低对空排放，提高效率；
[0014]步骤五、将碳化后的青砼预制件从碳化釜内取出打磨修整，在青砼预制件表面喷涂防腐耐磨材料。
[0015]优选的是在步骤二的加工过程中还向湿法磨机中加入15～35重量份的超细粉调整水分含量，便于成型。
[0016]更贴近本专利技术的制备方法还需要采用以下步骤：
[0017]步骤一、将15～45重量份的植物纤维原料和0.3～7.5重量份的添加剂加入木浆机中，加热粉碎研磨使植物纤维半离解制得机械浆；
[0018]步骤二、将步骤一制得的机械浆和25～57重量份的磨细水泥以及0.3～9.5重量份的高效减水剂加入湿法磨机中，混合加热磨解使植物纤维分离并在磨细水泥浆中分散制得纤维水泥浆；
[0019]步骤三、将步骤二制得的纤维水泥浆、15～35重量份的超细粉、5～25重量份的级配细砂加入强力搅拌机中，加热搅拌制得青砼浆；
[0020]步骤四、将步骤三制得的青砼浆成型制得青砼预制件，包括标准型号的板材、管材和型材以及非标零部件，再将青砼预制件进行蒸压养护；
[0021]步骤五、将步骤四制得的青砼预制件置于碳化釜内真空除气脱水，再用超临界二氧化碳浸渍碳化；
[0022]步骤六、将碳化后的青砼预制件从碳化釜内取出打磨修整，在预制件表面喷涂防腐耐磨材料。
[0023]在以上的加工步骤中，本专利技术选择植物纤维含量高的原料，包括麦秸、稻草和竹木废料中至少一种，添加剂为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种青砼复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将15～45重量份的植物纤维原料和0.3～7.5重量份的添加剂加入木浆机中，加热粉碎研磨使植物纤维半离解制得机械浆；步骤二、将步骤一制得的机械浆和25～57重量份的磨细水泥以及0.3～9.5重量份的高效减水剂加入湿法磨机中，混合加热磨解使植物纤维分离并在磨细水泥浆中分散制得纤维水泥浆；步骤三、将步骤二制得的纤维水泥浆成型制得青砼预制件，包括标准型号的板材、管材和型材以及非标准型号的零部件，再将青砼预制件进行蒸压养护；步骤四、将步骤三制得的青砼预制件置于碳化釜内真空除气脱水，再用超临界二氧化碳浸渍碳化；步骤五、将碳化后的青砼预制件从碳化釜内取出打磨修整，并在预制件表面喷涂防腐耐磨材料。2.如权利要求1所述的青砼复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤二的加工过程中还向湿法磨机中加入15～35重量份的超细粉。3.一种青砼复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将15～45重量份的植物纤维原料和0.3～7.5重量份的添加剂加入木浆机中，加热粉碎研磨使植物纤维半离解制得机械浆；步骤二、将步骤一制得的机械浆和25～57重量份的磨细水泥以及0.3～9.5重量份的高效减水剂加入湿法磨机中，混合加热磨解使植物纤维分离并在磨细水泥浆中分散制得纤维水泥浆；步骤三、将步骤二制得的纤维水泥浆、15～35重量份的超细粉、5～25重量份的级配细砂加入强力搅拌机中，加热搅拌制得青砼浆；步骤四、将步骤三制得的青砼浆成型制得青砼预制件，包括标准型号的板材、管材和型材以及非标准型号的零部件，再将青砼预制件进行蒸压养护；步骤五、将步骤四制得的青砼预制件置于碳化釜内真空除气脱水，再用超临界二氧化碳浸渍碳化；步骤六、将碳化后的青砼预制件从碳化釜内取出打磨修整，并在预制件表面喷涂防腐耐磨材料。4.如权利要求1～3任一项所述的青砼复合材料的制备方法，其特征在于，植物纤维原料为麦秸、稻草和竹木废料中至少一种，添加剂为含有钙、镁、钠、氨中至少一种的硫酸或亚硫酸盐溶液，在磨解时增加改性剂和活性剂，改性剂和活性剂混合比例为1：0.3～3.4，磨细水泥的比表面积不小于350m2/Kg；在步骤一的加工过程中，加热温度为75～165℃，粉碎离解时间不超过2h，加热粉碎研磨时向木浆机中加入生石灰，调节木浆机内的PH值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：席玉林，邱肖盼，陈东旭，史红玉，张建俊，兰思琦，姚柏聪，李杰，王松松，
申请(专利权)人：北京金帛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：