[发明专利]青砼复合材料的制备方法和生产线

说明书

本发明公开了一种青砼复合材料的制备方法和生产线，本发明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。

技术领域

本发明涉及复合材料领域。更具体地说，本发明涉及一种青砼复合材料的制备方法和生产线。

背景技术

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％。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。本发明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。