一种固碳型复合材料制造技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，具体为一种固碳型复合材料，包括坯料、构造层和饰面层，其中，坯料是由胶凝材料将碳基骨料和纤维材料按特定组分和技术参数胶结而成的整体，构造层为加强层、防火层、防水层、防腐层、结合层、界面层中的一层或多层胶结在坯料的表面，饰面层胶结在构造层或胚料的外表面，碳基骨料是以生活垃圾、生物质为原料依次经过一级分拣、破碎、二级分拣、干燥、炭化、冷却、三级分拣、改性等工序后制得的炭化物，分轻度炭化、中度炭化、深度炭化、改性炭化。有益效果为：实现了废弃物的资源化利用和固碳碳库的扩展，提升了材料性能，具有减排降碳、节约资源的社会、生态和经济效益。生态和经济效益。生态和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种固碳型复合材料


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种固碳型复合材料。

技术介绍

[0002]为了增加碳锁定，提高碳封存，拓展碳库，这是时代的需要。
[0003]当前的人造板，包括刨花板、木工板、纤维板、胶合板、密度板、竹夹板，以木、竹材为原料，由于这些原料多数没有经过炭化处理，不仅导致板材存在吸水率高、防腐性能低、耐火能力弱、尺寸稳定性差等问题，而且这些板材废弃后，由于有机成分占比高，容易发生分解，释放出大量二氧化碳、甲烷等温室气体。
[0004]在建筑材料中，墙体材料占比大，但目前的墙体材料多为水泥砂浆制品，如砂加气砌块、ALC墙板、GRC墙板、钢筋混凝土墙板等，不仅自重大，而且不利于实现节能减排。
[0005]在日常生活与生产中，包括生活垃圾在内的生物质废弃物的处理正在成为亟待解决的难题，目前普遍采取的填埋、焚烧等处理方式，会导致大量温室气体的排放。如果能对其进行资源化利用，不仅能节约资源，而且也能减少温室气体排放。

技术实现思路

[0006]专利技术的目的在于提供一种固碳型复合材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，主要专利技术目的如下：
[0007]第一，将生物质废弃物实现资源化利用，用来制造高含碳量的材料，实现节约资源、节能减排的目的；
[0008]第二，利用可再生的速生林、竹子等速生植物大量吸收大气中的二氧化碳，并以它们为原料制造高含碳量的材料，以实现节约资源、减碳固碳；
[0009]第三，利用上述高含碳量的材料为原料，制造高碳人造板材、墙体材料，应用于建筑工程，将巨量建筑发展为碳库，减少大气中的温室气体；
[0010]第四，将上述高含碳量的材料，以及复合材料生产中的高含碳量的尾料，可用于道路工程、土壤改良，还可制造其他产品，进一步拓展了碳库的范围；
[0011]第五，固碳型复合材料还应解决传统的木质板材、墙板等材料存在吸湿、耐水、防火、耐久、保温、隔音、轻质、高强等方面不足的问题。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0013]一种基于固碳需求的复合材料，包括坯料、构造层和饰面层。
[0014]坯料是由胶凝材料将碳基骨料和纤维材料按组分配比和技术参数进行胶结而成的整体。组分配比和技术参数是指胶凝材料的理化性质与用量、碳基骨料的组成及其配比、纤维材料的材质和参数，以及胶结过程中温度、湿度、时间、压力等方面的技术参数，这些参数根据产品的性能要求而定，也与所选用的原料组分相关。
[0015]构造层为加强层、保温层、防火层、防水层、防腐层、结合层、界面层中的一层或多层胶结在坯料的外表面。其中，加强层可选用碳纤维、玻璃纤维、金属、无纺布等抗拉材料，
利用胶凝材料胶结在坯料的受拉面，以提高复合材料，尤其是各种板材的抗拉、抗弯、抗压等强度；保温层是以保温涂料、保温浆料等保温材料进行包覆，进一步提高复合材料的保温性能；防火层是以防火涂料等材料进行包覆，提高复合材料的耐火能力，减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间、温度内阻止燃烧；防水层是用防水涂料等材料进行包覆，阻止水分的进入；防腐层是针对具体的防腐目的与要求，用专用的防腐涂料等材料进行包覆，阻止其发生化学腐蚀、生物侵蚀、材料风化等腐蚀而设置的构造层；结合层、界面层是为了加强饰面层与构造层、饰面层与坯料，以及上述各种构造层之间的胶结强度而设置的。上述构造层根据需要设置。
[0016]饰面层为涂料、金属、玻璃、陶瓷、石材、水泥、塑料、木质、竹材、皮革等饰面材料中的一种或多种，用胶凝材料胶结在坯料或构造层的外表，以实现装饰、保护等作用。具体的饰面材料需要根据美观要求、使用环境、材料性能等因素而定。例如，一体化的外墙墙板复合材料可选用真石漆、花岗岩薄片、不锈钢薄板、镜面玻璃等作为饰面材料。
[0017]构造层、饰面层不需要时可省略，以节省成本，如复合材料为墙体砌块时，就不需要砌块具有构造层和饰面层，因为砌块的抗拉、抗弯要求不高，而且后续一般有墙面的整体装饰施工。
[0018]胶凝材料分无机胶凝材料、有机胶凝材料、复合胶凝材料，生产中根据固碳型复合材料的性能要求进行选用。其中，无机胶凝材料有水泥、石灰、火山灰等，有机胶凝材料有各种树脂、沥青、橡胶等，复合胶凝材料有聚合物水泥等。
[0019]纤维材料分短纤维和长纤维：短纤维多为乱丝，与碳基骨料混合、胶结在一起，提高坯料的强度和整体性；长纤维以线、带、网格、孔板等形式中的一种或多种，包覆、胶结在坯料的受拉面，以提高复合材料的抗拉、抗弯强度。
[0020]固碳型复合材料包括但不限于以下类型：按形状分板材、块材、卷材三种类型，按耐火性能分耐高温材料和常温材料。
[0021]碳基骨料是以生活垃圾、生物质为原料依次经过一级分拣、破碎、二级分拣、干燥、炭化、冷却、三级分拣、改性等工序后制得的高含碳量的粗骨，具体来说：
[0022]一级分拣是利用磁体、电磁铁分拣出铁、钴、镍及其合金等磁性较强的物质，通过特殊的碾压机构，排挤出质地坚硬的金属、陶瓷、玻璃、水泥制品等物质，以及体积大的物体，并尽可能采用先进的探测仪分拣出重金属等有毒、有害的无机物；
[0023]破碎是通过特殊机构进行碾压、切割、剪切，将原料进行破碎，为后续分拣、传送、干燥、炭化创造条件；
[0024]二级分拣是进一步利用磁体、电磁铁分拣出铁、钴、镍及其合金等磁性较强的物质，通过特殊的碾压装置、密度分离机构，排挤出质地坚硬、密度大的金属、陶瓷、玻璃、水泥制品等物质，并尽量可能采用先进的探测仪分拣出重金属等有毒、有害的无机物；
[0025]干燥是通过挤压机构、烘干装置排出原料中水分，一般烘干温度为 120℃～150℃；
[0026]炭化是指有机原料在隔绝空气条件下加热分解的反应过程，并生成炭化物，加热温度、加热时间、温升速率和压强是炭化的重要工艺参数，生产中需要根据原料的不同和产品的性能要求，通过实验确定具体合理的技术参数，不可统一制定；
[0027]冷却是将炭化后的物质通过冷却系统冷却至常温，冷却过程中的余热可用于上述
烘干；
[0028]三级分拣是按冷却后炭化物的物理特性，包括粒径、密度、强度、孔隙率、孔径等，进行分拣，物理特性与原料组分、加热温度、加热时间，以及破碎、干燥、炭化、冷却、修饰、分拣等工艺相关；
[0029]改性是利用添加剂、催化剂、界面剂对炭化物进行包覆、修饰，还包括对炭化物进行二次炭化、添加外加剂后的再次炭化，以及烧结、晶体重构，是通过改变碳基骨料的微观结构、化学成分、物理性质而改变其性能的重要手段。
[0030]进一步地，碳基骨料根据其粒径分粗骨料、细骨料和粉体，根据其密度分重质骨料、轻质骨料，根据其抗压强度分高强度骨料、中强度骨料和低强度骨料，根据其空隙结构分大孔骨料、小孔骨料和致密骨料,根据其炭化温度和时间分轻度炭化、中度炭化、深度炭化、改性炭化。
[0031]轻度炭化的温度为151℃～280℃，中度炭化的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固碳型复合材料，包括坯料(1)、构造层(2)和饰面层(3)，其特征在于：所述坯料(1)是由胶凝材料将碳基骨料和纤维材料按规定的组分配比与技术参数进行胶结而成的整体；所述构造层(2)胶结在所述坯料(1)的表面；所述饰面层(3)胶结在所述的坯料(1)或构造层(2)的外表；所述碳基骨料是以生活垃圾、生物质为原料，依次经过一级分拣、破碎、二级分拣、干燥、炭化、冷却、三级分拣、改性工序后制得的高含碳量的骨料，其中，一级分拣是分拣出质地硬、体积大、有毒害的物质，破碎是将原料进行碾压、切割、剪切，二级分拣是分拣出质地硬、密度大、有毒害的无机物，干燥是通过挤压、烘干排出原料中水分，炭化是指有机原料在隔绝空气条件下加热分解生成炭化物，冷却是将炭化物通过冷却系统冷却至常温，三级分拣是按冷却后炭化物的物理参数进行骨料的分拣，改性是利用添加剂、催化剂、界面剂对炭化物进行包覆、修饰，还包括对炭化物进行二次炭化、添加外加剂后的再次炭化，以及烧结、晶体重构。2.根据权利要求1所述的一种固碳型复合材料，其特征在于：所述固碳型复合材料按形状分为板材、块材、卷材三种类型；所述碳基骨料根据其粒径分为粗骨料、细骨料和粉体，根据其密度分为重质骨料、轻质骨料，根据其抗压强度分为高强度骨料、中强度骨料和低强度骨料，根据其空隙结构分为大孔骨料、小孔骨料和致密骨料,根据其炭化温度和时间分为轻度炭化、中度炭化、深度炭化、改性炭化；这些分类涉及的参数与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙王虎，李胜才，张伟，陈星，宰德斌，孙誉宁，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：