一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應(yīng)用，屬于新型施膠纖維領(lǐng)域。其制備方法以植物原料為原料，先除去醇溶蛋白，接著將麩皮在醇溶液中堿化水解掉阿拉伯木聚糖，再直接加入二氯甲烷，通過醚化反應(yīng)，把水解下來(lái)的阿拉伯木聚糖鏈接到植物原料纖維上，制得水泥施膠纖維；將該施膠纖維用于水泥中，配方為：水泥10～80%，細(xì)沙20～80%，添加劑0～10%，水泥施膠纖維0.5～20%。本發(fā)明專利制備的施膠纖維用于水泥中，可以顯著提高水泥的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗?jié)B性。
【專利說明】一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型施膠纖維領(lǐng)域，尤其是涉及一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】 [0002]水泥是當(dāng)今最主要的建筑材料，但水泥砂漿與混凝土卻存在抗拉強(qiáng)度低、脆性大和抗沖擊性差等缺點(diǎn)，將某些抗堿性強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)良的纖維用不同方式與水泥砂漿或混凝土等水泥制品相復(fù)合，能在不同程度上改善后者的力學(xué)與物理性能，并提高它們的使用價(jià)值和耐久性。目前在工程中使用的增強(qiáng)纖維主要有玻璃纖維，合成有機(jī)纖維，鋼纖維等，但都受制于價(jià)格高昂的影響，并且玻璃纖維在水泥中使用的耐久性不夠；合成有機(jī)纖維主要有聚丙烯纖維，該纖維與混凝土之間的界面結(jié)合力小，影響其在水泥制品中增強(qiáng)增韌作用的發(fā)揮；鋼纖維容易引起電化學(xué)腐蝕的問題。
[0003]由玉米麩皮加工而成的混合醚產(chǎn)品等可以代替用木材、精制棉、淀粉等衍生物產(chǎn)品，以及聚乙烯醇、可分散膠粉、化學(xué)黏合劑等石油化學(xué)品，我國(guó)是全球玉米產(chǎn)量第二大國(guó)，2009年產(chǎn)量達(dá)到1.6億噸，因此，深入開發(fā)玉米衍生產(chǎn)品，拓展玉米產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，提升玉米加工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈及其技術(shù)，小麥麩皮、啤酒糟、稻殼、花生殼、麥秸、蘆葦、木材等一般也作為垃圾處理，若能作為原料生產(chǎn)水泥施膠纖維，也節(jié)約了能源，達(dá)到二次利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應(yīng)用，以小麥麩皮、啤酒糟、稻殼、花生殼、麥稻、蘆華、木材為原料，經(jīng)一系列工序生產(chǎn)而得到的，來(lái)源豐富，并且其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低，故價(jià)格也低廉，性能優(yōu)良。由于水泥砂漿和混凝土的用量極大，市場(chǎng)前景極其廣闊。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種水泥施膠纖維的制備方法，其特征是，包括以下步驟:
[0007]①選取植物原料，
[0008]②將植物原料除去醇溶蛋白:在有機(jī)醇水溶液中，加入5~15%的無(wú)機(jī)強(qiáng)堿，升溫至60~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C ;
[0009]③將經(jīng)過步驟②處理的植物原料升溫至60~100°C ;然后降溫至O~45°C，加入醚化劑在45~95°C醚化4~12小時(shí)，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機(jī)酸中和至PH=6~9，過濾，濾餅再用有機(jī)醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產(chǎn)品。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟②為:將植物原料除去醇溶蛋白:在有機(jī)醇水溶液中，加入5~15%的無(wú)機(jī)強(qiáng)堿，升溫至65~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟③為:將經(jīng)過步驟②處理的植物原料升溫至75~90°C ;然后降溫至O~45°C，加入醚化劑在75~95°C醚化4~12小時(shí)，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機(jī)酸中和至PH=6~9，過濾，過濾出阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚的有機(jī)醇溶液合并蒸餾回收有機(jī)醇循環(huán)使用，濾餅再用有機(jī)醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產(chǎn)品。
[0012]優(yōu)選的,所述植物原料為:玉米麩皮、小麥麩皮、啤酒糟、稻殼、花生殼、麥稻、蘆華、木材的一種或者幾種；
[0013]所述步驟②中有機(jī)醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、C4~C6醇及其異構(gòu)醇、丙二醇、丙三醇、環(huán)己烷、苯、甲苯；
[0014] 所述步驟②中無(wú)機(jī)強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉；
[0015]所述步驟③中醚化劑為:二氯甲烷，二氯乙烷，二氯丙烷，二氯丁烷(Cl~C16);環(huán)
氧氯丙烷；
[0016]所述步驟③中的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸為鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、磷酸、甲酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、丙酸。
[0017]優(yōu)選的，所述有機(jī)醇醇水溶液中的配比為:有機(jī)醇:水=1: (O~2);植物原料與有機(jī)醇水溶液的質(zhì)量比為1: (I~20);植物原料:無(wú)機(jī)強(qiáng)堿:醚化劑的質(zhì)量比為1:0.12~2.0: 0.2~0.3，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
[0018]優(yōu)選的，所述有機(jī)醇醇水溶液中的配比為:有機(jī)醇:水=1: (0.05~0.30);植物原料與有機(jī)醇水溶液的質(zhì)量比為1: (5~12);植物原料:無(wú)機(jī)強(qiáng)堿:醚化劑的質(zhì)量比為1:0.2: 0.2，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
[0019]優(yōu)選的，其特征是只將植物原料(除去了醇溶蛋白)堿化水解，不經(jīng)過醚化反應(yīng)，然后直接中和過濾，干燥，即可制得阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚產(chǎn)品，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
[0020]本發(fā)明還提供了一種水泥施膠纖維在水泥制品中的應(yīng)用，其特征是，所述水泥制品包括以下重量比的原料:水泥10~80%，骨料20~80%，添加劑O~10%，水泥施膠纖維
0.5 ~20%。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述水泥為硅酸鹽水泥、高鋁水泥、石灰水泥、高磷水泥、高爐礦渣水泥中的一種或者幾種。
[0022]優(yōu)選的，所述骨料為細(xì)沙、無(wú)定形氧化硅、微硅粉、硅藻土、煤灰和底灰、稻殼灰、高爐渣、粒渣、鐵渣、粘土、菱鎂礦、白云石、金屬氧化物或氫氧化物、樹脂顆粒中的一種或者幾種。
[0023]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:
[0024]專利發(fā)明的施膠纖維是以植物為原料，經(jīng)一系列工序生產(chǎn)而得到的，來(lái)源豐富，并且其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低，故價(jià)格也低廉，性能優(yōu)良。由于水泥砂漿和混凝土的用量極大，市場(chǎng)前景極其廣闊。
[0025]本發(fā)明同時(shí)對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)種植業(yè)和農(nóng)業(yè)種植的深加工具有重大意義，為其開辟了一個(gè)新的循環(huán)應(yīng)用領(lǐng)域，而且綠色環(huán)保，效益明顯。
[0026]本發(fā)明專利制備的施膠纖維用于水泥中，可以顯著提高水泥的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗?jié)B性。
【具體實(shí)施方式】[0027]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0028]實(shí)例I
[0029]在IOL壓力釜中，加入5.0L90%乙醇水溶液，加入99%氫氧化鈉50.5g，加熱升溫至60~70°C，將氫氧化鈉溶解或分散乙醇水溶液中，溶解時(shí)間I小時(shí)；降溫到O~45°C，然后加入玉米麩皮(除去醇溶蛋白)500g，升溫至60~100°C，水解堿化0.5~4小時(shí)，；降溫至O~45°C，加入98% 二氯乙烷37.5g，升溫至45~95°C，醚化4~12小時(shí)；醚化結(jié)束后，降溫至O~45°C，加95%乙酸中和至PH=6~9 ;離心分離，濾餅用10L60%乙醇水溶液連續(xù)洗滌二次，濾餅80°C下干燥，得到純度為98%的阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚產(chǎn)品。
[0030]實(shí)例2
[0031]與實(shí)例I相同，把玉米麩皮改為小麥麩皮。
[0032]實(shí)例3
[0033]與實(shí)例I相同，改為玉米麩皮和小麥麩皮的混合物，重量比為1:1。
[0034]實(shí)例4
[0035]在IOL壓力釜中，加入5.0L90%乙醇水溶液，加入99%氫氧化鈉50.5g，加熱升溫至60~70°C，將氫氧化鈉溶解或分散乙醇水溶液中，溶解時(shí)間I小時(shí)；降溫到O~45°C，然后加入玉米麩皮(除去醇溶蛋白)500g，升溫至60~100°C，水解堿化0.5~4小時(shí)，；降溫至O~45°C，加95%乙酸中和至PH=6~9 ;離心分離，濾餅用10L60%乙醇水溶液連續(xù)洗滌二次，濾餅80°C下干燥，得到低分子混合醚施膠纖維。
[0036]實(shí)例5
[0037]把由實(shí)例I制得的施膠纖維應(yīng)用到水泥制品的實(shí)際生產(chǎn)中。
[0038]水泥制品樣品的配方為:10%的施膠纖維，10%的水合硅酸鈣(增重填料)，0.15%的甲基纖維素(增稠劑)，39.25%的硅酸鹽水泥，39.25%的細(xì)沙。
[0039]對(duì)照樣品中不加施膠纖維。
[0040]樣品在室溫下自然晾曬養(yǎng)護(hù)硬化28天，然后進(jìn)行物理機(jī)械性能測(cè)試。按GB/T50081-2002進(jìn)行抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，按GB/T50082-2009進(jìn)行抗?jié)B性試驗(yàn)，結(jié)果如下表1所示。
[0041]表1本實(shí)施例中添加施膠纖維和不添加施膠纖維的物理機(jī)械性能測(cè)試表
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種水泥施膠纖維的制備方法，其特征是，包括以下步驟: ①選取植物原料； ②將植物原料除去醇溶蛋白:在有機(jī)醇水溶液中，加入5~15%的無(wú)機(jī)強(qiáng)堿，升溫至60~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C ； ③將經(jīng)過步驟②處理的植物原料升溫至60~100°C;然后降溫至O~45°C，加入醚化劑在45~95°C醚化4~12小時(shí)，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機(jī)酸中和至PH=6~9，過濾，濾餅再用有機(jī)醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟②為:將植物原料除去醇溶蛋白:在有機(jī)醇水溶液中，加入5~15%的無(wú)機(jī)強(qiáng)堿，升溫至65~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟③為:將經(jīng)過步驟②處理的植物原料升溫至75~90°C ;然后降溫至O~45°C，加入醚化劑在75~95°C醚化4~12小時(shí)，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機(jī)酸中和至PH=6~9，過濾，過濾出阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚的有機(jī)醇溶液合并蒸餾回收有機(jī)醇循環(huán)使用，濾餅再用有機(jī)醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述植物原料為:玉米麩皮、小麥麩皮、啤酒糟、稻殼、花生殼、麥稻、蘆華、木材的一種或者幾種； 所述步驟②中有機(jī)醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、C4~C6醇及其異構(gòu)醇、丙二醇、丙三醇、環(huán)己燒、苯、甲苯； 所述步驟②中無(wú)機(jī)強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉； 所述步驟③中醚化劑為:二氯甲烷，二氯乙烷，二氯丙烷，二氯丁烷(Cl~C16);環(huán)氧氯丙燒; 所述步驟③中的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸為鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、磷酸、甲酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、丙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述有機(jī)醇醇水溶液中的配比為:有機(jī)醇:水=1: (O~2);植物原料與有機(jī)醇水溶液的質(zhì)量比為1: (I~20);植物原料:無(wú)機(jī)強(qiáng)堿:醚化劑的質(zhì)量比為1:0.12~2.0: 0.2~0.3，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是，所述有機(jī)醇醇水溶液中的配比為:有機(jī)醇:水=1: (0.05~0.30);植物原料與有機(jī)醇水溶液的質(zhì)量比為1: (5~12);植物原料:無(wú)機(jī)強(qiáng)堿:醚化劑的質(zhì)量比為1:0.2: 0.2，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是只將植物原料(除去了醇溶蛋白)堿化水解，不經(jīng)過醚化反應(yīng)，然后直接中和過濾，干燥，即可制得阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚產(chǎn)品，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
8.一種水泥施膠纖維在水泥制品中的應(yīng)用，其特征是，所述水泥制品包括以下重量比的原料:水泥10~80%，骨料20~80%，添加劑O~10%，水泥施膠纖維0.5~20%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水泥施膠纖維在水泥制品中的應(yīng)用，其特征是，所述水泥為硅酸鹽水泥、高鋁水泥、石灰水泥、高磷水泥、高爐礦渣水泥中的一種或者幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水泥施膠纖維在水泥中的應(yīng)用，其特征是，所述骨料為細(xì)沙、無(wú)定形氧化硅、微硅粉、硅藻土、煤灰和底灰、稻殼灰、高爐渣、粒渣、鐵渣、粘土、菱鎂礦、白云石、金屬氧化物或氫氧化物、樹脂顆粒中的一種或者幾種。
【文檔編號(hào)】C04B16/06GK103483456SQ201310481390
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】馮有愉, 馮婷 申請(qǐng)人:湖北博斐遜生物新材料有限公司