一种生物基软瓷及其制备方法与流程

1.本发明涉及建材装饰材料技术领域，具体涉及一种生物基软瓷及其制备方法。


背景技术：

2.中国鸡蛋年产量达560万吨，蛋壳产量约为61万吨，我国虽然有丰富的蛋壳资源，但并无有效的处理模式，加工利用蛋壳的厂家微乎其微，蛋壳的开发研究也很薄弱。目前食品加工厂产生的大量蛋壳只能当作垃圾处理，造成环境污染和资源浪费；2020年稻谷产量2.12亿吨，其中稻壳约为4200万吨，然而稻壳这种农林废弃物并未得到很好的开发和利用。近年来，为解决稻壳有效利用的问题，开始兴建以稻壳为燃料的发电厂，虽然一定程度上解决了稻壳的利用问题，但燃烧产生的稻壳灰却难以处理，甚至严重污染环境；竹子是中国重要的森林资源，2020年中国竹材产量约为28亿根。在实际生产中，利用的多是竹竿或笋肉部分，生产过程中约有60%
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70%的下脚料和碎屑等废弃物产生，竹材利用率仅30
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40%。而竹废弃物中约含65%的纤维素类物质、23%的木质素以及其他营养成分或功能性成分，这些资源并未得到有效的利用，被人们随意丢置、腐烂霉变、焚烧或直接掩埋。不仅使环境受到严重污染，还对竹资源造成极大的浪费。
3.软瓷作为一种新型的建筑装饰装修材料，是国家重点发展的绿色环保建材，其是以天然原始土、城建废弃土、水泥弃块、废瓷渣、是石粉等无机物为原料加工制成，软瓷自重轻、厚度薄、质地柔软，颠覆了传统瓷砖沉重、易碎、坚硬、冰冷的质感。以鸡蛋壳、稻壳灰、废弃纤维三种天然生物基材料合成软瓷，能够赋予软瓷材料更多优良的性能，如抗菌防霉、吸附分解有害气体、调节室内温湿度、增强拉伸抗弯等性能，更符合现代人接近自然绿色环保的生活理念。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提供一种生物基软瓷及其制备工艺，利用鸡蛋壳和稻壳灰、废弃纤维等材料，制成一种生物基软瓷。
5.本发明采用的技术方案是，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物基软瓷包括如下重量份的原料：复合粉100
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130份；聚丙烯酸酯乳液40
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60份；硅烷偶联剂8
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15份；聚醚型聚氨酯5
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10份；聚二甲基硅氧烷5
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10份；废弃纤维5
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8份。
6.进一步地，所述复合粉的加工方法包括如下步骤：（1）将鸡蛋壳清洗干净去膜后烘干磨成细粉；（2）取适量的鸡蛋壳粉、加入一定量的锌盐、镁盐和氢氧化钠与纯水配成溶液，充
分搅拌一段时间。混合均匀后使用喷雾干燥去除粉体中的水分。
7.（3）将稻壳灰与步骤(2)中所得的鸡蛋壳粉按一定比例使用干粉混合搅拌机混合均匀后放入马弗炉中，设置适当的温度煅烧一段时间，煅烧结束后将块状物粉碎即可得到复合粉。
8.作为本发明进一步的方案：在步骤（1）所述的鸡蛋壳粉目数为100
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2000 目；在步骤（2）中所述锌盐为硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、乙酸锌等其中的一种，其添加比例为鸡蛋壳粉重量的0.5%
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5%；镁盐为碳酸镁、氢氧化镁、氯化镁等其中的一种，其添加比例为鸡蛋壳粉重量的0.5%
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2%；氢氧化钠的添加比例为鸡蛋壳粉重量的0.05%
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1%，其中氢氧化钠也可用氢氧化钾等试剂替换，搅拌时间为0.5
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2 h；在步骤（3）中所述的稻壳灰与鸡蛋壳粉的重量添加比为1:2,温度为800
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1200 ℃，煅烧时间为2
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6 h。
9.进一步地，所述的废弃纤维为废竹纤维、稻壳纤维、饼肥、甘蔗渣其中的一种或几种，纤维的长度为1
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10 mm。
10.进一步地，所述的硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570其中的一种。
11.本发明提供的生物基软瓷制备工艺，包括如下步骤：(1)先按重量称取复合粉100
‑
130份、硅烷偶联剂8
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15份、废弃纤维5
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8份加入到捏合机中混合均匀，得到混合粉料。
12.(2)按重量称取聚丙烯酸酯乳液40
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60份、聚二甲基硅氧烷5
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10份、聚醚型聚氨酯5
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10份和15
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25份纯水加入到调配反应釜内，搅拌均匀后，加入步骤(1)中制得的混合粉料，再次搅拌均匀。
13.(3)将步骤(2)中得到的混合乳液料注入模具，移至全自动烘干线，设定温度70
‑
90 ℃，烘干时间1
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3 h，烘干完成后去模，即得生物基软瓷。
14.与现有工艺相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用鸡蛋壳、稻壳灰、废弃纤维等生物质废弃材料制成，成本低廉，材料来源丰富，最大程度的实现废弃资源再利用。
15.(2)本发明中的复合粉由蛋壳粉、稻壳灰、锌盐、镁盐合成，其中蛋壳粉、稻壳灰具有多孔结构，能够增强材料的透气性并有效吸附细菌和有害气体。复合粉经过煅烧后形成具有抗菌功效的氧化钙和氧化锌，两种物质共同作用杀死细菌，并且生成的氧化锌经过光催化作用能够有效分解材料吸附的甲苯、甲醛、二氧化硫等有害气体。镁盐生成的氧化镁具有高度耐火绝缘性能。
16.（3）本发明的聚二甲基硅氧烷不仅可以提升软瓷材料的弹性，还可以改善复合粉在乳液中的分散情况，此外还作为一种疏水类的有机硅材料，能够提升软瓷材料的防水耐污性能。
附图说明
17.图1为不同放大倍数下的蛋壳粉和稻壳灰煅烧后的sem图。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1本生物基软瓷，包含如下质量份的原料, 复合粉100份、聚丙烯酸酯乳液50份、硅烷偶联剂15份、聚醚型聚氨酯5份、聚二甲基硅氧烷10份、废弃纤维5份。
20.复合粉的加工方法包括如下步骤：（1）将鸡蛋壳清洗干净去膜后烘干磨成2000目的细粉；（2）取1 kg的鸡蛋壳粉、加入50 g硝酸锌、20 g碳酸镁和10 g氢氧化钠与2.5 kg纯水配成溶液，搅拌2 h。混合均匀后使用喷雾干燥去除粉体中的水分。
21.（3）将稻壳灰与步骤(2)中所得的鸡蛋壳粉按重量比1:2使用干粉混合搅拌机混合均匀后放入马弗炉中，设置温度1100 ℃，煅烧5 h，煅烧结束后将块状物粉碎即可得到复合粉。
22.废弃纤维选用废竹纤维，纤维的长度为2 mm。
23.硅烷偶联剂选用kh570。
24.本发明提供的生物基软瓷制备工艺，包括如下步骤：(1)先按重量称取复合粉100份、硅烷偶联剂15份、废弃纤维5份加入到捏合机中混合均匀，得到混合粉料。
25.(2)按重量称取聚丙烯酸酯乳液50份、聚二甲基硅氧烷10份、聚醚型聚氨酯5份和20份纯水加入到调配反应釜内，搅拌均匀后，加入步骤(1)中制得的混合粉料，再次搅拌均匀。
26.(3)将步骤(2)中得到的混合乳液料注入模具，移至全自动烘干线，设定温度75 ℃，烘干时间2 h，烘干完成后去模，即得生物基软瓷。
27.实施例2本实施例2步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中复合粉添加量改为130份。
28.实施例3本实施例3步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中废弃纤维改成稻壳纤维。
29.实施例4本实施例4步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中废弃纤维改成饼肥。
30.实施例5本实施例5步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中废弃纤维改成甘蔗渣。
31.实施例6本实施例6步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中硅烷偶联剂改成kh550。
32.实施例7本实施例7步骤与实施例1相同，不同的是将实施例1中硅烷偶联剂改成kh560。
33.将上述实施例制备的生物基软瓷进行性能测试，如下表:
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。