一種水泥施膠纖維的制備方法及其在水泥制品中的應用的制作方法
【專利摘要】本發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用，屬于新型施膠纖維領域。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，把水解下來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%，細沙20～80%，添加劑0～10%，水泥施膠纖維0.5～20%。本發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度、抗折強度和抗滲性。
【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用
【技術領域】
[0001]本發明涉及新型施膠纖維領域，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用。
【背景技術】 [0002]水泥是當今最主要的建筑材料，但水泥砂漿與混凝土卻存在抗拉強度低、脆性大和抗沖擊性差等缺點，將某些抗堿性強、力學性能優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合，能在不同程度上改善后者的力學與物理性能，并提高它們的使用價值和耐久性。目前在工程中使用的增強纖維主要有玻璃纖維，合成有機纖維，鋼纖維等，但都受制于價格高昂的影響，并且玻璃纖維在水泥中使用的耐久性不夠；合成有機纖維主要有聚丙烯纖維，該纖維與混凝土之間的界面結合力小，影響其在水泥制品中增強增韌作用的發揮；鋼纖維容易引起電化學腐蝕的問題。
[0003]由玉米麩皮加工而成的混合醚產品等可以代替用木材、精制棉、淀粉等衍生物產品，以及聚乙烯醇、可分散膠粉、化學黏合劑等石油化學品，我國是全球玉米產量第二大國，2009年產量達到1.6億噸，因此，深入開發玉米衍生產品，拓展玉米產品應用領域，提升玉米加工領域的產業鏈及其技術，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，若能作為原料生產水泥施膠纖維，也節約了能源，達到二次利用。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是: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用，以小麥麩皮、啤酒糟、稻殼、花生殼、麥稻、蘆華、木材為原料，經一系列工序生產而得到的，來源豐富，并且其營養價值低，故價格也低廉，性能優良。由于水泥砂漿和混凝土的用量極大，市場前景極其廣闊。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:
[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:在有機醇水溶液中，加入5~15%的無機強堿，升溫至60~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C ;
[0009]③將經過步驟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，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機酸中和至PH=6~9，過濾，濾餅再用有機醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產品。
[0010]優選的，所述步驟②為:將植物原料除去醇溶蛋白:在有機醇水溶液中，加入5~15%的無機強堿，升溫至65~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C。
[0011]優選的，所述步驟③為:將經過步驟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，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醇溶液合并蒸餾回收有機醇循環使用，濾餅再用有機醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產品。
[0012]優選的,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中有機醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、C4~C6醇及其異構醇、丙二醇、丙三醇、環己烷、苯、甲苯；
[0014] 所述步驟②中無機強堿為氫氧化鈉、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
氧氯丙烷；
[0016]所述步驟③中的有機酸或無機酸為鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、磷酸、甲酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、丙酸。
[0017]優選的，所述有機醇醇水溶液中的配比為:有機醇:水=1: (O~2);植物原料與有機醇水溶液的質量比為1: (I~20);植物原料:無機強堿:醚化劑的質量比為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]優選的，所述有機醇醇水溶液中的配比為:有機醇:水=1: (0.05~0.30);植物原料與有機醇水溶液的質量比為1: (5~12);植物原料:無機強堿:醚化劑的質量比為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，不經過醚化反應，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品，所述植物原料的重量為除去了醇溶蛋白的重量。
[0020]本發明還提供了一種水泥施膠纖維在水泥制品中的應用，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]優選的，所述骨料為細沙、無定形氧化硅、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]采用了上述技術方案，本發明的有益效果為:
[0024]專利發明的施膠纖維是以植物為原料，經一系列工序生產而得到的，來源豐富，并且其營養價值低，故價格也低廉，性能優良。由于水泥砂漿和混凝土的用量極大，市場前景極其廣闊。
[0025]本發明同時對推動農業種植業和農業種植的深加工具有重大意義，為其開辟了一個新的循環應用領域，而且綠色環保，效益明顯。
[0026]本發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度、抗折強度和抗滲性。
【具體實施方式】[0027]下面結合實施例對本發明進一步說明。
[0028]實例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，溶解時間I小時；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，；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；醚化結束后，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品。
[0030]實例2
[0031]與實例I相同，把玉米麩皮改為小麥麩皮。
[0032]實例3
[0033]與實例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，溶解時間I小時；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，；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]實例5
[0037]把由實例I制得的施膠纖維應用到水泥制品的實際生產中。
[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%的細沙。
[0039]對照樣品中不加施膠纖維。
[0040]樣品在室溫下自然晾曬養護硬化28天，然后進行物理機械性能測試。按GB/T50081-2002進行抗壓和抗折強度試驗，按GB/T50082-2009進行抗滲性試驗，結果如下表1所示。
[0041]表1本實施例中添加施膠纖維和不添加施膠纖維的物理機械性能測試表
[0042]
【權利要求】
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:在有機醇水溶液中，加入5~15%的無機強堿，升溫至60~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C ； ③將經過步驟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，即生成阿拉伯木聚糖甲醚基纖維素醚；降溫至O~50°C，用有機酸中和至PH=6~9，過濾，濾餅再用有機醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產品。
2.根據權利要求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:在有機醇水溶液中，加入5~15%的無機強堿，升溫至65~70°C，將其溶解，然后降溫至O~45°C。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述步驟③為:將經過步驟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，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醇溶液合并蒸餾回收有機醇循環使用，濾餅再用有機醇水溶液洗滌，離心分離，即可得到水泥施膠纖維產品。
4.根據權利要求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中有機醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、C4~C6醇及其異構醇、丙二醇、丙三醇、環己燒、苯、甲苯； 所述步驟②中無機強堿為氫氧化鈉、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);環氧氯丙燒; 所述步驟③中的有機酸或無機酸為鹽酸、氯化氫氣體、硫酸、磷酸、甲酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、丙酸。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述有機醇醇水溶液中的配比為:有機醇:水=1: (O~2);植物原料與有機醇水溶液的質量比為1: (I~20);植物原料:無機強堿:醚化劑的質量比為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.根據權利要求5所述的制備方法，其特征是，所述有機醇醇水溶液中的配比為:有機醇:水=1: (0.05~0.30);植物原料與有機醇水溶液的質量比為1: (5~12);植物原料:無機強堿:醚化劑的質量比為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.根據權利要求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，不經過醚化反應，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.根據權利要求8所述的一種水泥施膠纖維在水泥制品中的應用，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.根據權利要求8所述的一種水泥施膠纖維在水泥中的應用，其特征是，所述骨料為細沙、無定形氧化硅、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】C04B16/06GK103483456SQ201310481390
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】馮有愉, 馮婷 申請人:湖北博斐遜生物新材料有限公司