水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液的制備及應(yīng)用

孟東偉，吳冬平，蘇振華，陳文槺

（福建漳平眾知防火科技有限公司，福建 漳平 364400）

農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量秸稈和木屑刨花被廢棄，在露天焚燒時(shí)會(huì)影響環(huán)境，造成大氣污染[1-2]。秸稈與木屑刨花是可再生和循環(huán)利用的生物質(zhì)材料，具有天然的保溫隔熱和隔音的性能，政府每年投入大量人力物力對(duì)農(nóng)林生物質(zhì)材料進(jìn)行綜合利用。現(xiàn)利用的主要渠道是牲畜飼料、有機(jī)肥料、焚燒發(fā)電、機(jī)制纖維板等[3-4]。但除了牲畜飼料用，其他項(xiàng)目的利用均需投資專用設(shè)備，利用價(jià)值不高，如何將農(nóng)林廢棄物高值化應(yīng)用一直是擺在各級(jí)政府面前的難題[5-6]。

第三，好教育要有一支數(shù)量充足的高素質(zhì)的校長(zhǎng)、教師隊(duì)伍。《國(guó)家教育中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010 —2020年）》指出，有好的教師才有好的教育。高素質(zhì)、專業(yè)化的校長(zhǎng)隊(duì)伍與師德高尚、業(yè)務(wù)精湛、充滿活力的教師隊(duì)伍，是構(gòu)成好教育的最重要因素，也是辦好教育的第一資源。校長(zhǎng)要敢于擔(dān)當(dāng)，有教育情懷，有辦學(xué)思路，懂管理，全心全意為學(xué)生著想、為教職工服務(wù)。好教師不僅要有較高的學(xué)歷，更要有專業(yè)精神和正確的教育觀、學(xué)生觀、質(zhì)量觀。

2015年9月，工業(yè)和信息化部與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《促進(jìn)綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用的行動(dòng)方案》，行動(dòng)方案中提出“大力發(fā)展生物質(zhì)建材”。方案旨在鼓勵(lì)和促進(jìn)木材加工和保護(hù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，支持利用農(nóng)作物秸稈、竹纖維、木屑等發(fā)展生物質(zhì)建材。生物質(zhì)材料具有低導(dǎo)熱高保溫的天然性能，可以高值化應(yīng)用到生物質(zhì)建材中。但生物質(zhì)材料易燃燒、易腐爛、易被蟲蟻侵食等嚴(yán)重缺陷，又嚴(yán)重阻礙了生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)建材的應(yīng)用[7-8]。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)農(nóng)林生物質(zhì)材料進(jìn)行防火、防腐、防蟲的處理辦法不多，“三防”效果不高，且價(jià)格較高，一直得不到行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可，更談不上實(shí)施。本文針對(duì)生物質(zhì)材料的“三防”問(wèn)題，研制一款水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液，解決生物質(zhì)材料在建材中應(yīng)用的難題。

1 試驗(yàn)原料和設(shè)備

試驗(yàn)過(guò)程中所使用的原材料如表1所示。

表1 主要原料

依據(jù)《木材防腐劑對(duì)白蟻毒效實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法》（GB/T18260-2000），分別取1 000 g左右的植物秸稈，生理特征類似的750頭白蟻，進(jìn)行室內(nèi)白蟻測(cè)試8周時(shí)間。測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表2 主要設(shè)備及測(cè)試儀器

2 水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液的制備

2.1 制備水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液

按一定比例依次稱取各成分物質(zhì)；在水中按照一定的添加順序加入各成分物質(zhì)，然后升溫，使溫度保持在40～60℃，保溫并充分?jǐn)嚢?～3 h，最后加入防霉劑，即得水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液。

2.2 用水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液處理植物秸稈

將制備的水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液直接均勻地噴涂在植物秸稈表面一遍；待噴涂的水性植物秸稈防火乳液干1～2 h以后再噴涂上述水性植物秸稈防火乳液1～2遍，每遍的噴涂量在0.8～1.0 kg/m2；將上述所得的物料完全晾干，即成。

3 防火液性能檢測(cè)

3.1 防腐性能檢測(cè)

將兩種植物秸稈分別置于10℃（T1）、25℃（T2）、40℃（T3）恒溫條件下的不同濕度30%（R1）、60%（R2）、90%（R3）的環(huán)境下，測(cè)試在時(shí)間跨度下t0（初始時(shí)間）、t1（1個(gè)月）、t2（3個(gè)月）、t3（6個(gè)月）、t4（9個(gè)月）、t5（12個(gè)月）的重量變化，將對(duì)比植物秸稈標(biāo)注為A、防火液處理后的植物標(biāo)記為B。

3.2 防蟲（白蟻）性能測(cè)試

將制備的兩種植物秸稈進(jìn)行防白蟻測(cè)試，檢驗(yàn)依據(jù)《木材防腐劑對(duì)白蟻毒效實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法》（GB/T18260-2000），室內(nèi)白蟻測(cè)試8周時(shí)間。

生物質(zhì)農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物中具有天然纖維導(dǎo)管空腔，具有低導(dǎo)熱、高保溫的天然性能，可以有效避免現(xiàn)有建筑墻體結(jié)構(gòu)高耗能、高傳熱的弊端，是適合做生物質(zhì)建材的生物質(zhì)材料。現(xiàn)充分利用水性生物質(zhì)防火液良好的防火性能，將生物質(zhì)材料用防火液處理后，制備具有防火、保溫、隔聲的集成墻板，如圖4所示。

3.3 防火性能測(cè)試

將相同數(shù)量的兩種植物秸稈捆綁成相似的植物中秸稈束，用高溫噴槍測(cè)試在高溫火焰下的燃燒性能。

將經(jīng)水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液處理的植物秸稈和未經(jīng)處理的植物秸稈，用中草藥破碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制備的兩種粉末用熱重分析儀，進(jìn)行測(cè)試，在20 mL/min高純氮?dú)鈿饬髦校?0℃/min的升溫速率，由室溫升溫至1 000℃。

3.4 熱重分析

從圖4可以看出,隨著通信半徑的增加,網(wǎng)絡(luò)連通性提高,所以各算法的平均定位誤差均降低,本文定位算法平均定位誤差始終保持最小,優(yōu)于其他算法。可以看出在相同的定位誤差下,本文算法所需要的通信半徑最小,通信半徑越小,能耗越小,在同等條件下,本文算法可以節(jié)約能耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命,降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 防腐性能測(cè)試

分別取不經(jīng)過(guò)處理的植物秸稈和經(jīng)水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液處理的植物秸稈，將兩種植物秸稈置于模擬不同濕度、溫度恒定條件下，檢測(cè)1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、9個(gè)月、12個(gè)月時(shí)間跨度下兩種植物秸稈的腐爛分解率。

將不同濕度、溫度下隨時(shí)間變化的分解度作圖，如圖1所示。由圖1（a）可明顯看出，經(jīng)水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液處理的植物秸稈比未經(jīng)處理的植物秸稈具有更低的分解度，經(jīng)防火液處理后具有良好的防腐效果。將圖1（a）中虛線框放大處理后，得到圖1（b），由該圖可以看出，溫度高和濕度大不利于植物秸稈的防腐，經(jīng)處理后的植物秸稈隨溫度和濕度的增大也會(huì)出現(xiàn)腐爛增大的情況。由此可以得出以下結(jié)論，防火液可以包裹在植物秸稈表面，同時(shí)防火液中的聚硅氧烷成分能夠?qū)Ψ阑鹑橐簩?shí)現(xiàn)網(wǎng)狀覆蓋，在一定濕度和溫度下可有效避免傳統(tǒng)阻燃劑析出、流失的問(wèn)題，可以有效阻止水分和微生物細(xì)菌腐爛分解植物秸稈。

圖1 不同環(huán)境下植物秸稈分解率

4.2 防白蟻性能測(cè)試

試驗(yàn)所用的設(shè)備如表2所示。

據(jù)悉，道達(dá)爾已在人工智能及大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域中進(jìn)行布局，并取得了一定的成果。今年4月，道達(dá)爾與谷歌云在人工智能和地球科學(xué)方面建立了合作關(guān)系，旨在為石油天然氣的勘探開(kāi)發(fā)提供全新智能解決方案。近日，道達(dá)爾與印度塔塔公司合作，建立數(shù)字創(chuàng)新中心，在煉化4.0方面展開(kāi)合作。

表3 防白蟻性能測(cè)試

將相同數(shù)量的兩種植物秸稈捆綁成相似的植物中秸稈束，用高溫噴槍測(cè)試在高溫火焰下的燃燒性能。測(cè)試過(guò)程及結(jié)果如圖2所示。

隨著改革開(kāi)放的深入推進(jìn)，在華的外國(guó)人逐年增加，有部分外國(guó)人由短期旅居轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)期居留，日本人是其中一個(gè)重要群體。這些外國(guó)人居留模式的變化影響著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)及空間景觀的發(fā)展。中山大學(xué)劉云剛研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，分別從廣州日本移民的生活活動(dòng)、生活空間以及族裔經(jīng)濟(jì)與社會(huì)空間特征等方面進(jìn)行了探討。研究認(rèn)為，旅居廣州的日本移民生活空間具有主動(dòng)集聚和被動(dòng)隔離的特征，這種居留模式對(duì)中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)及空間景觀帶來(lái)諸多影響，主要特征之一是族裔經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)。廣州的日本移民對(duì)族裔經(jīng)濟(jì)依賴度高，而族裔經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給中國(guó)的國(guó)際化城市建設(shè)和移民管理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn) [16]。

4.3 防火性能測(cè)試

由表3測(cè)試結(jié)果可知，經(jīng)防火液處理后的植物秸稈，部分會(huì)被白蟻啃食，但是白蟻啃食以后防火液中含有的無(wú)機(jī)礦物成分使白蟻無(wú)法消化，致使白蟻存活率極低。不經(jīng)處理的植物秸稈被白蟻啃食嚴(yán)重，白蟻數(shù)量有所增加，部分白蟻已經(jīng)開(kāi)始繁殖。

高溫噴槍炙燒結(jié)果表明，左側(cè)未經(jīng)處理的植物秸稈45 s后即燃燒殆盡，經(jīng)過(guò)防火液處理的右側(cè)植物秸稈噴燒過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)有明火產(chǎn)生，遇火高溫炙燒時(shí)，迅速形成致密的釉狀物質(zhì)，阻隔火焰直接炙烤植物秸稈，達(dá)到阻火隔熱作用，有效保護(hù)植物秸稈。

圖2 植物秸稈燃燒性能

4.4 熱重分析

如圖3所示，曲線a為未經(jīng)處理過(guò)的熱重曲線，0～100℃內(nèi)重量持續(xù)減少，損失物質(zhì)為植物秸稈內(nèi)含有的水分，在100～200℃植物秸稈相對(duì)穩(wěn)定，200～400℃內(nèi)植物秸稈快速分解碳化。曲線b為經(jīng)過(guò)生物質(zhì)防火液處理過(guò)的植物秸稈粉末熱重曲線，從中可以看出0～100℃內(nèi)曲線基本重合，為植物秸稈粉末內(nèi)含有的水分。100～300℃，生物質(zhì)防火液進(jìn)行分解，重量減少，分解帶走一定熱量，延緩植物秸稈分解時(shí)間，分解后產(chǎn)生的無(wú)機(jī)阻燃成分包裹在植物秸稈表層，極大程度上阻止植物秸稈熱分解，具有良好的阻燃防火效果。

圖3 植物秸稈粉末熱重分析

5 水性農(nóng)林生物質(zhì)防火液的應(yīng)用

5.1 防火、保溫、隔聲集成墻板的制備

我常常利用課前或早讀給學(xué)生們念上一篇或一段美文，共同賞析，望著那一雙專注的眼神我知道他們被文中的文字深深地打動(dòng)著，聽(tīng)完后，我們?cè)谝黄鸾涣餍闹械母袆?dòng)，那相似的情感流露就是一首首動(dòng)人的小詩(shī)。

圖4 生物質(zhì)集成板結(jié)構(gòu)

5.2 集成墻板的保溫、隔聲性能檢測(cè)

將制備的生物質(zhì)防火保溫集成板送至國(guó)家建筑材料測(cè)試中心，依據(jù)《絕熱穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測(cè)定 標(biāo)定和防護(hù)熱箱法》（GB/T 13475-2008）、《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測(cè)量 第三部分：建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量》（GB/T 19889.3-2005）、《建筑隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50121-2005）進(jìn)行檢測(cè)。

經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢測(cè)，測(cè)試墻體的傳熱和隔聲性能數(shù)據(jù)如表4所示。由表4可知，制備的集成板空氣隔聲量為44 dB，優(yōu)于《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50118-2010）中三級(jí)分戶墻與樓板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于同等厚度的普通硅酸鹽墻體的隔聲性能。集成板的傳熱為0.67，遠(yuǎn)低于無(wú)機(jī)鹽類磚墻1～2的傳熱系數(shù)，具有更佳的保溫隔熱性能。

（3）非機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)受影響，部門非機(jī)動(dòng)車會(huì)在該路口與下一個(gè)路口之間選擇“操近路”逆行，存在安全隱患，特別是上下班高峰時(shí)間段，該區(qū)域非機(jī)動(dòng)車流較大。

表4 隔聲與傳熱檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告

制備的新型生物質(zhì)墻體可有效集防火、保溫、隔聲功能于一體，為解決植物秸稈、林業(yè)廢棄物提供行之有效的行動(dòng)方案。

得到累加平均后的基帶信號(hào)后，采用一階擬合方法計(jì)算每個(gè)偽碼碼片的上升沿和下降沿過(guò)零點(diǎn)，將各過(guò)零點(diǎn)依次相減得到偽碼碼片的時(shí)間寬度，數(shù)字失真量即為接收信號(hào)和理想信號(hào)時(shí)間寬度之差，取其均值可得到數(shù)字失真的最佳估計(jì)量.如表1所示，從圖中可以的得到2個(gè)結(jié)論：(1)北斗系統(tǒng)所有衛(wèi)星B1I信號(hào)均存在數(shù)字失真現(xiàn)象；(2)數(shù)字失真最大的衛(wèi)星為IGSO類衛(wèi)星，最大失真數(shù)值為3.97ns；北斗區(qū)域系統(tǒng)的數(shù)字失真量均小于5ns，屬于正常的標(biāo)稱失真范圍.

6 結(jié)論

本文研制了一種水性農(nóng)林生物質(zhì)材料防火液，對(duì)經(jīng)處理后的植物秸稈進(jìn)行防腐、防蟲、防火性能檢測(cè)，并將其應(yīng)用到生物質(zhì)墻板中得出以下結(jié)論。

防火液中的有效成分能夠比較完整地覆蓋在植物秸稈表面，可有效阻止水分和微生物細(xì)菌分解植物秸稈，可以有效延長(zhǎng)植物秸稈的腐爛期；經(jīng)防火液處理后的植物秸稈，早期部分會(huì)被白蟻啃食，但是白蟻啃食以后防火液中含有的無(wú)機(jī)礦物成分使白蟻無(wú)法消化，致使白蟻存活率極低，可以一定程度上防止白蟻繁殖，起到防蟲、防蟻效果；經(jīng)過(guò)防火液處理的植物秸稈高溫火焰噴燒過(guò)程中不會(huì)有明火產(chǎn)生，火焰炙燒可迅速形成致密的釉狀物質(zhì)，阻隔火焰直接灼燒植物秸稈，達(dá)到阻火隔熱作用，有效保護(hù)植物秸稈；用水性農(nóng)林生物質(zhì)防火液制備墻板，制備的生物質(zhì)防火保溫集成板具有良好的隔聲性能，傳熱系數(shù)較低，具有良好的安全舒適性能，可以為降低建筑能耗提供方案，從而形成布局合理、多元利用秸稈的綜合產(chǎn)業(yè)化格局，促進(jìn)秸稈這一清潔能源的進(jìn)一步推廣。