一种节能建筑用固废基保温板的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种节能建筑用固废基保温板的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展和城市化的进程，建筑业的能源消耗和碳排放日益增加，给环境和社会带来了巨大的压力。同时，工业生产过程中产生了大量的固体废弃物，如粉煤灰、脱硫石膏、冶金渣等，这些固废的堆存和处理也造成了严重的环境污染和资源浪费。因此，开发一种能够利用工业固废制备节能建筑用保温材料的方法，既可以实现固废的高效利用，又可以满足建筑节能的要求，具有重要的社会意义和经济价值。

目前，市场上常用的保温材料主要有有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料三大类。其中，有机保温材料如聚苯板、聚氨酯泡沫等，虽然具有轻质、保温性能好等优点，但也存在易燃、易老化、易释放有毒气体等缺点，不利于环境保护和人体健康。无机保温材料如岩棉板、泡沫玻璃、泡沫混凝土等，虽然具有防火、防潮、耐久等优点，但也存在吸水性强、导热系数高、原料成本高、制备工艺复杂等缺点，不利于节能降耗和成本控制。复合保温材料如挤塑板、硅酸钙板、硅酸镁板等，虽然具有使用寿命长、性能稳定等优点，但也存在导热系数高、力学强度低、生产成本高等缺点，不利于提高保温效果和降低工程造价。

为了克服现有保温材料的不足，本发明提出了一种利用生物质废弃物和工业固废制备节能建筑用固废基保温板的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能建筑用固废基保温板的制备方法，具备利用生物质废弃物和工业固废制备轻质、高强、低导热、防火、耐久的保温板的优点，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能建筑用固废基保温板的制备方法，包括以下步骤：

(a)将生物质废弃物经过破碎、干燥、筛分预处理，得到生物质原料；

(b)将生物质原料置于热解炉中，控制温度在300-800℃，时间在30-120分钟，进行热解反应，得到生物质炭；

(c)将生物质炭置于活化炉中，控制温度在800-1000℃，时间在60-180分钟，同时通入活化剂如水蒸气、二氧化碳、空气，进行活化反应，得到活性生物质炭；

(d)将活性生物质炭置于改性炉中，控制温度在100-300℃，时间在10-60分钟，同时通入改性剂，进行改性反应，得到改性生物质炭；

(e)将改性生物质炭与水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水材料按比例混合，然后加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙助剂，搅拌混合，制得保温板浆料；

(f)将保温板浆料倒入模具中，控制温度在20-60℃，时间在2-24小时，进行恒温养护处理，然后脱模，得到半成品保温板；

(g)将半成品保温板置于空气中，控制温度在20-60℃，时间在7-28天，进行自然养护处理，得到成品保温板；

(h)将成品保温板进行陈腐处理、练泥处理、压片成型，得到粉煤灰基坯体；

(i)将粉煤灰基坯体浸泡在含有生物酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板。

优选的，所述生物酶是选自纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、乳酸酶、酒精酶、醋酸酶、甘油酶、氨基酸酶、核酸酶、磷酸酶、硫酸酶、硝酸酶、硫化氢酶、甲烷酶任一或几种的组合。

优选的，所述生物质原料的粒度为0.5-10mm，含水率为5-15％；所述热解反应的产物中，生物质炭的收率为20-40％，含碳率为60-80％，灰分为5-15％，挥发分为5-15％。

优选的，所述活化反应的产物中，活性生物质炭的比表面积为500-1500m

优选的，所述保温板浆料的重量配比为：改性生物质炭：水泥：石膏：聚丙烯纤维：聚苯乙烯泡沫颗粒：乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维：去离子水＝10-30：10-30：10-30：1-5：5-15：1-5：20-40；所述助剂的用量重量比为：植物蛋白发泡剂：羧甲基纤维素钠：硬脂酸钙＝0.5-2：0.1-0.5：0.1-0.5；所述陈腐处理的时间为2-4小时，温度为40-60℃。

优选的，所述练泥处理的时间为10-20分钟，温度为50-70℃；所述压片处理的压力为5-10MPa，时间为5-10秒；所述生物酶的用量为粉煤灰基坯体的重量的0.1％-10％；所述浸泡处理的时间为1-24小时，温度为20-60°C，pH值为4-9。

优选的，所述生物质废弃物选自稻壳、碎玻璃、玉米秸秆、花生壳、棉花秸秆、木屑、锯末、纸屑、竹片；

所述活化剂选自水蒸气、二氧化碳、氮气和氯气；

所述改性剂选自硅烷偶联剂、有机硅树脂、聚合物乳液；

所述水泥选自硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、硫铝酸盐水泥、硫铁酸盐水泥；

所述石膏选自天然石膏、脱硫石膏和磷酸钙石膏。

优选的，所述聚丙烯纤维的长度为3-15mm，直径为10-50μm，强度为300-500MPa，弹性模量为3-5GPa，断裂伸长率为10-20％。

优选的，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的粒径为0.5-5mm，密度为10-30kg/m

优选的，所述乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维的制备方法为：

(a)将乙酸纤维素、聚丙烯酰胺、丝素蛋白、氧化石墨烯按一定比例溶解于乙醇/水混合溶剂中，得到复合溶液；

(b)将复合溶液通过静电纺丝装置纺制成纤维，收集于金属网上，得到复合纤维膜；

(c)将复合纤维膜置于冷冻干燥机中，控制温度在-50-0℃，时间在24-72小时，进行冷冻干燥处理，得到复合气凝胶纤维；

所述乙酸纤维素、聚丙烯酰胺、丝素蛋白、氧化石墨烯的质量比为10-30：10-30：10-30：1-5；所述乙醇/水的体积比为70-90：30-10；所述复合溶液的浓度为10-30wt％；所述静电纺丝装置的电压为10-30kV，流速为0.5-2mL/h，喷头与金属网的距离为10-30cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置热解、活化、改性等反应步骤，提高了生物质炭的比表面积、孔容、孔径分布和含硅、含氧、含氮率，增强了其保温性能和力学强度，达到了利用生物质废弃物制备高性能保温材料的效果；

2、本发明通过设置植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，使保温板浆料具有良好的流动性、稳定性和发泡性，降低了保温板的密度和导热系数，提高了保温板的抗压强度和吸水率，达到了利用水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒等工业固废制备轻质保温材料的效果；

3、本发明通过设置乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维，增加了保温板的弹性模量、断裂伸长率和热稳定性，提高了保温板的抗裂性和耐久性，达到了利用生物质纤维和纳米材料制备高强保温材料的效果；

4、本发明通过设置生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，实现了粉煤灰基保温板的固化和稳定化，降低了粉煤灰基保温板的含水率和吸水率，提高了粉煤灰基保温板的抗压强度和抗冻性，达到了利用粉煤灰制备固废基保温板的效果。

附图说明

图1为本发明制备节能建筑用固废基保温板的流程示意图；

图2为本发明生物质原料和热解反应的参数示意图；

图3为本发明活化反应和改性反应的参数示意图；

图4为本发明保温板浆料和助剂的配比和陈腐处理的条件示意图；

图5为本发明练泥处理、压片处理、生物酶和浸泡处理的条件示意图；

图6为本发明聚丙烯纤维的参数示意图；

图7为本发明聚苯乙烯泡沫颗粒的参数示意图；

图8为本发明乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维的制备方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。

请参阅图1至图8，本发明涉及一种节能建筑用固废基保温板的制备方法，该方法利用生物质废弃物作为原料，通过热解、活化、改性等工艺，制得具有高比表面积、高孔容、高含硅率、高含氧率、高含氮率等特点的改性生物质炭，然后与水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水等材料混合，加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，制得保温板浆料，经过恒温养护、自然养护、陈腐处理、练泥处理、压片成型等步骤，得到粉煤灰基坯体，最后将粉煤灰基坯体浸泡在含有生物酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板。

本发明的优点在于：

利用生物质废弃物作为原料，既节约资源，又减少环境污染；

通过热解、活化、改性等工艺，提高生物质炭的比表面积、孔容、含硅率、含氧率、含氮率等特性，增强其保温、隔热、吸音、防火、防腐等性能；

通过与水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维等材料的复合，提高保温板的强度、韧性、稳定性、耐久性等性能；

通过植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂的添加，提高保温板的发泡性、粘结性、防水性等性能；

通过陈腐处理、练泥处理、压片成型等步骤，提高保温板的密度、平整度、光滑度等性能；

通过生物酶的催化，提高保温板的交联度、抗裂性、抗老化性等性能。

本发明的具体实施方式如下：

第一步，将生物质废弃物经过破碎、干燥、筛分等预处理，得到生物质原料。生物质废弃物可以选自稻壳、碎玻璃、玉米秸秆、花生壳、棉花秸秆、木屑、锯末、纸屑、竹片等，这些废弃物都是农业、林业、工业、生活等领域的副产物，具有丰富的碳、氢、氧等元素，可以作为热解的原料。生物质废弃物经过破碎机破碎，使其粒度为0.5-10mm，然后经过干燥机干燥，使其含水率为5-15％，最后经过筛分机筛分，去除杂质和不合格的颗粒，得到生物质原料。生物质原料的预处理可以提高其热解效率和质量，减少热解过程中的能耗和污染。

第二步，将生物质原料置于热解炉中，控制温度在300-800℃，时间在30-120分钟，进行热解反应，得到生物质炭。热解是指在缺氧或低氧的条件下，将有机物加热分解为固体、液体和气体三相的过程。生物质原料在热解炉中受热，发生热裂解、脱水、缩合等反应，生成生物质炭、生物质油和生物质气。生物质炭是热解的固体产物，是一种含碳的多孔材料，具有一定的保温、隔热、吸音、防火、防腐等性能，可以作为保温板的主要成分。生物质油和生物质气是热解的液体和气体产物，是一种可燃的混合物，具有一定的热值，可以作为燃料或化工原料。生物质炭的收率为20-40％，含碳率为60-80％，灰分为5-15％，挥发分为5-15％。生物质炭的收率、含碳率、灰分、挥发分等指标与热解温度、时间等参数有关，可以根据需要进行调节。

第三步，将生物质炭置于活化炉中，控制温度在800-1000℃，时间在60-180分钟，同时通入活化剂如水蒸气、二氧化碳、空气等，进行活化反应，得到活性生物质炭。活化是指在高温的条件下，将固体材料与气体反应剂接触，使其表面产生大量的微孔和裂隙的过程。生物质炭在活化炉中与活化剂反应，发生氧化、气化、脱灰等反应，生成活性生物质炭。活性生物质炭是一种具有高比表面积、高孔容、高吸附性的多孔材料，具有更好的保温、隔热、吸音、防火、防腐等性能，可以提高保温板的性能。活化剂可以选自水蒸气、二氧化碳、空气、氮气、氢气、氧气、氯气、氟气、硫化氢、氨气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，这些气体都可以与生物质炭发生活化反应，改变其表面结构和性质。

活性生物质炭的比表面积为500-1500m2/g，孔容为0.2-0.8cm

第四步，将活性生物质炭置于改性炉中，控制温度在100-300℃，时间在10-60分钟，同时通入改性剂,所述改性剂包括硅烷偶联剂、有机硅树脂、聚合物乳液等，进行改性反应，得到改性生物质炭。改性是指在一定的条件下，将固体材料与化学试剂接触，使其表面产生新的化学键或官能团的过程。活性生物质炭在改性炉中与改性剂反应，发生硅化、氧化、氮化等反应，生成改性生物质炭。改性生物质炭是一种具有高含硅率、高含氧率、高含氮率等特点的多孔材料，具有更好的保温、隔热、吸音、防火、防腐等性能，可以进一步提高保温板的性能。改性剂可以选自硅烷偶联剂、有机硅树脂、聚合物乳液等，这些化学试剂都可以与活性生物质炭发生改性反应，改变其表面结构和性质。改性生物质炭的含硅率为0.5-5％，含氧率为10-20％，含氮率为0.5-5％。改性生物质炭的含硅率、含氧率、含氮率等指标与改性温度、时间、改性剂种类和用量等参数有关，可以根据需要进行调节。

第五步，将改性生物质炭与水泥、石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水等材料按比例混合，然后加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，搅拌混合，制得保温板浆料。保温板浆料是一种由多种材料复合而成的半固态物质，具有一定的流动性和可塑性，可以倒入模具中成型。改性生物质炭与水泥、石膏、聚丙烯纤维等材料混合，可以提高保温板的强度、韧性、稳定性、耐久性等性能；改性生物质炭与聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维等材料混合，可以提高保温板的保温、隔热、吸音、防火、防腐等性能；去离子水是一种无杂质的水，可以作为保温板浆料的溶剂，增加其流动性和均匀性。植物蛋白发泡剂是一种由植物蛋白和碱性物质组成的发泡剂，可以在保温板浆料中产生大量的气泡，增加其发泡性和轻质性；羧甲基纤维素钠是一种水溶性的高分子物质，可以在保温板浆料中起到增稠、增粘、保水等作用，增加其粘结性和防水性；硬脂酸钙是一种无机物质，可以在保温板浆料中起到润滑、防结块、防沉降等作用，增加其光滑性和稳定性。保温板浆料的重量配比为：改性生物质炭：水泥：石膏：聚丙烯纤维：聚苯乙烯泡沫颗粒：乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维：去离子水＝10-30：10-30：10-30：1-5：5-15：1-5：20-40；助剂的用量重量比为：植物蛋白发泡剂：羧甲基纤维素钠：硬脂酸钙＝0.5-2：0.1-0.5：0.1-0.5。保温板浆料的重量配比和助剂的用量可以根据需要进行调节。

第六步，将保温板浆料倒入模具中，控制温度在20-60℃，时间在2-24小时，进行恒温养护处理，然后脱模，得到半成品保温板。恒温养护是指在一定的温度条件下，使保温板浆料在模具中凝固、硬化的过程。保温板浆料在模具中受热，发生水化、凝胶化、聚合等反应，生成半成品保温板。半成品保温板是一种具有一定的形状、尺寸、强度、密度等特征的固体物质，可以脱模，进行后续的处理。恒温养护的温度和时间可以根据需要进行调节，一般温度越高，时间越短，半成品保温板的强度越高，密度越大，但是保温性能越差，反之亦然。

第七步，将半成品保温板置于空气中，控制温度在20-60℃，时间在7-28天，进行自然养护处理，得到成品保温板。自然养护是指在自然的温度和湿度条件下，使半成品保温板进一步干燥、硬化的过程。半成品保温板在空气中受热，发生水分蒸发、收缩、碳化等反应，生成成品保温板。成品保温板是一种具有最终的形状、尺寸、强度、密度、保温性能等特征的固体物质，可以作为节能建筑的外墙、内墙、屋顶、地板等部位的保温材料，提高建筑的节能效率和舒适度。成品保温板的形状和尺寸可以根据需要进行切割、拼接、修整等处理，以适应不同的建筑结构和设计；成品保温板的强度和密度可以根据需要进行选择，以满足不同的承重和隔音要求；成品保温板的保温性能可以根据需要进行调节，以适应不同的气候和环境条件。

第八步，将成品保温板进行陈腐处理、练泥处理、压片成型，得到粉煤灰基坯体。陈腐处理是指在一定的温度和湿度条件下，使成品保温板经过一段时间的老化，使其表面产生一层粉状的物质，增加其粘接性和抗渗性；练泥处理是指将粉煤灰、水泥、石膏、水等材料按比例混合，搅拌均匀，制得细腻的泥浆，增加其流动性和均匀性；压片成型是指将成品保温板涂抹一层练泥，然后放入压力机中，施加一定的压力，使其形成一定的厚度和平整度，增加其密度和光滑度。粉煤灰基坯体是一种由成品保温板和练泥组成的复合物，具有一定的强度、密度、平整度、光滑度等特征，可以作为固废基保温板的基础材料。陈腐处理的时间为2-4小时，温度为40-60℃；练泥处理的时间为10-20分钟，温度为50-70℃；压片处理的压力为5-10MPa，时间为5-10秒。

第九步，将粉煤灰基坯体浸泡在含有生物酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板。生物酶是一种具有催化作用的生物大分子，可以加速或控制化学反应的进行，降低反应的能量和时间消耗。粉煤灰基坯体在含有生物酶的溶液中浸泡，生物酶可以催化粉煤灰基坯体中的水泥、石膏、粉煤灰等无机物质的水化、碳化、硅化等反应，使其形成更紧密、更坚固、更耐久的交联结构，增加其强度、密度、稳定性、耐久性等性能，生成固废基保温板。固废基保温板是一种由粉煤灰基坯体和生物酶组成的复合物，具有最优的强度、密度、稳定性、耐久性等特征，是一种高性能的节能建筑用保温材料。生物酶可以选自纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、乳酸酶、酒精酶、醋酸酶、甘油酶、氨基酸酶、核酸酶、磷酸酶、硫酸酶、硝酸酶、硫化氢酶、甲烷酶等任一或几种的组合，这些酶都可以催化粉煤灰基坯体的交联反应，改变其结构和性质。生物酶的用量为粉煤灰基坯体的重量的0.1％-10％；浸泡处理的时间为1-24小时，温度为20-60℃，pH值为4-9。生物酶的用量、浸泡处理的时间、温度、pH值等参数可以根据需要进行调节，一般生物酶的用量越大，浸泡处理的时间越长，温度越高，pH值越低，固废基保温板的强度越高，密度越大，但是保温性能越差，反之亦然。

以上就是本发明的具体实施方式的内容，下面将给出三个实施例，以进一步说明本发明的内容。

实施例1：

本实施例的目的是制备一种适用于寒冷地区的节能建筑用固废基保温板，该保温板具有高保温性能和高强度性能，可以有效地防止建筑的热损失和结冰现象。

第一步，将稻壳、玉米秸秆、木屑等生物质废弃物经过破碎、干燥、筛分等预处理，得到生物质原料，其粒度为5mm，含水率为10％；

第二步，将生物质原料置于热解炉中，控制温度为500℃，时间为60分钟，进行热解反应，得到生物质炭，其收率为30％，含碳率为70％，灰分为10％，挥发分为10％；

第三步，将生物质炭置于活化炉中，控制温度为900℃，时间为120分钟，同时通入水蒸气作为活化剂，进行活化反应，得到活性生物质炭，其比表面积为1000m

第四步，将活性生物质炭置于改性炉中，控制温度为200℃，时间为30分钟，同时通入硅烷偶联剂作为改性剂，进行改性反应，得到改性生物质炭，其含硅率为3％，含氧率为15％，含氮率为3％；

第五步，将改性生物质炭与硅酸盐水泥、天然石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水等材料按重量配比为20:20:20:3:10:3:24混合，然后加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，其用量重量比为1:0.3:0.3，搅拌混合，制得保温板浆料；

第六步，将保温板浆料倒入模具中，控制温度为40℃，时间为12小时，进行恒温养护处理，然后脱模，得到半成品保温板，其厚度为5cm，长度为1m，宽度为0.5m；

第七步，将半成品保温板置于空气中，控制温度为40℃，时间为14天，进行自然养护处理，得到成品保温板，其密度为200kg/m

第八步，将成品保温板进行陈腐处理、练泥处理、压片成型，得到粉煤灰基坯体，其厚度为4cm，长度为1m，宽度为0.5m；陈腐处理的时间为3小时，温度为50℃；练泥处理的时间为15分钟，温度为60℃；压片处理的压力为8MPa，时间为8秒；

第九步，将粉煤灰基坯体浸泡在含有纤维素酶和淀粉酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板，其密度为300kg/m

为评价本发明制备的固废基保温板的性能，参考国家标准《外墙外保温工程技术标准》和《轻质隔墙板》，并从热工性能、力学性能、耐候性能、防火性能等方面进行对比实验。选取两种现有技术的保温板作为对照，分别是聚苯板(EPS)和岩棉板(RW)。使用以下的仪器和方法进行实验：

热导率仪：用于测量保温板的热导率，单位为W/(m·K)；

万能试验机：用于测量保温板的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度，单位为MPa；

恒温恒湿箱：用于模拟不同的温湿度条件，对保温板进行耐候性能试验；

高温炉：用于模拟火灾条件，对保温板进行防火性能试验；

烟密度箱：用于测量保温板在燃烧时产生的烟密度，单位为％；

毒性指数仪：用于测量保温板在燃烧时产生的有毒气体的浓度，单位为mg/m

按照以下的步骤进行对比实验：

第一步：从本发明制备的固废基保温板、聚苯板和岩棉板中各取三块样品，每块样品的尺寸为100mm×100mm×50mm，分别编号为A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3；

第二步：将所有的样品放入热导率仪中，测量其在25℃时的热导率，并记录数据；

第三步：将所有的样品放入万能试验机中，分别测量其在轴向压缩、平行拉伸和弯曲时的强度，并记录数据；

第四步：将所有的样品放入恒温恒湿箱中，分别设置温度为-20℃、0℃、20℃、40℃，相对湿度为95％，每种条件下持续24小时，然后取出样品，测量其质量变化率和尺寸变化率，并记录数据；

第五步：将所有的样品放入高温炉中，分别设置温度为200℃、400°C、600℃、800℃，每种温度下持续30分钟，然后取出样品，观察其表面变化和炭化深度，并记录数据；

第六步：将所有的样品放入烟密度箱中，点燃样品，测量其在4分钟内的最大烟密度，并记录数据；

第七步：将所有的样品放入毒性指数仪中，点燃样品，测量其在4分钟内产生的一氧化碳、氰化氢、硫化氢、氯化氢、氟化氢等有毒气体的浓度，并计算其毒性指数，并记录数据。

实验结果如表1所示

表1

从表格中可以看出，本发明制备的固废基保温板在热工性能、力学性能、耐候性能、防火性能等方面均优于或等于现有技术的保温板，且具有更低的烟密度和毒性指数，表明其更加安全和环保。因此，本发明制备的固废基保温板具有明显的性能优势，可以作为一种新型的节能建筑用保温板，适用于寒冷地区的建筑保温和装饰；

针对寒冷地区的抗冻性能测试

为评价本发明制备的固废基保温板的抗冻性能，参考国家标准《混凝土抗冻性能试验方法标准》，并采用慢冻法和快冻法进行对比实验。选取两种现有技术的保温板作为对照，分别是聚苯板(EPS)和岩棉板(RW)。使用以下的仪器和方法进行实验：

冻融试验箱：用于模拟不同的冻融条件，对保温板进行冻融循环试验；

万能试验机：用于测量保温板的抗压强度和动弹性模量，单位为MPa；

台秤：用于测量保温板的质量，单位为g。

按照以下的步骤进行对比实验：

第一步：从本发明制备的固废基保温板、聚苯板和岩棉板中各取三块样品，每块样品的尺寸为100mm×100mm×400mm，分别编号为A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3；

第二步：将所有的样品放入水中浸泡4天，然后擦干表面水分，称取质量，并测量抗压强度和动弹性模量；

第三步：将所有的样品分别放入慢冻试验箱和快冻试验箱中，进行冻融循环试验，每25次循环后，检查样品的外观，称取质量，并测量抗压强度和动弹性模量；

第四步：将所有的样品进行规定的冻融循环次数后，取出样品，称取质量，并测量抗压强度和动弹性模量。

实验结果如表2所示

表2

从表格中可以看出，本发明制备的固废基保温板在慢冻法和快冻法下的冻融循环试验中，均表现出优于或等于现有技术的保温板的抗冻性能，且具有更低的质量损失率、抗压强度损失率和动弹性模量损失率，表明其更加稳定和耐久。

实施例2：

本实施例的目的是制备一种适用于炎热地区的节能建筑用固废基保温板，该保温板具有高隔热性能和高耐久性能，可以有效地防止建筑的热增益和老化现象。

本实施例的具体步骤如下：

第一步，将碎玻璃、花生壳、纸屑等生物质废弃物经过破碎、干燥、筛分等预处理，得到生物质原料，其粒度为2mm，含水率为8％；

第二步，将生物质原料置于热解炉中，控制温度为600℃，时间为90分钟，进行热解反应，得到生物质炭，其收率为25％，含碳率为75％，灰分为8％，挥发分为12％；

第三步，将生物质炭置于活化炉中，控制温度为800℃，时间为90分钟，同时通入二氧化碳作为活化剂，进行活化反应，得到活性生物质炭，其比表面积为800m

第四步，将活性生物质炭置于改性炉中，控制温度为150℃，时间为15分钟，同时通入有机硅树脂作为改性剂，进行改性反应，得到改性生物质炭，其含硅率为2％，含氧率为12％，含氮率为2％；

第五步，将改性生物质炭与矿渣水泥、脱硫石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水等材料按重量配比为15:15:15:2:8:2:43混合，然后加入植物蛋白发泡剂、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钙等助剂，其用量重量比为0.8:0.2:0.2，搅拌混合，制得保温板浆料；

第六步，将保温板浆料倒入模具中，控制温度为30℃，时间为6小时，进行恒温养护处理，然后脱模，得到半成品保温板，其厚度为4cm，长度为1m，宽度为0.5m；

第七步，将半成品保温板置于空气中，控制温度为30℃，时间为7天，进行自然养护处理，得到成品保温板，其密度为150kg/m

第八步，将成品保温板进行陈腐处理、练泥处理、压片成型，得到粉煤灰基坯体，其厚度为3cm，长度为1m，宽度为0.5m；陈腐处理的时间为2小时，温度为40℃；练泥处理的时间为10分钟，温度为50℃；压片处理的压力为6MPa，时间为6秒；

第九步，将粉煤灰基坯体浸泡在含有蛋白酶和脂肪酶的溶液中，使生物酶催化粉煤灰基坯体的交联反应，得到固废基保温板，其密度为200kg/m

实施例2的步骤与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于：

实施例1是制备一种适用于寒冷地区的节能建筑用固废基保温板，而实施例2是制备一种适用于炎热地区的节能建筑用固废基保温板；

实施例1和实施例2使用的原料和配比不同，实施例1使用的生物质原料是稻壳、玉米秸秆、木屑，其重量比为20:20:20，而实施例2使用的生物质原料是碎玻璃、花生壳、纸屑，其重量比为15:15:15；

实施例1和实施例2的热解温度和时间不同，实施例1的热解温度为500℃，时间为60分钟，而实施例2的热解温度为600℃，时间为90分钟；

实施例1和实施例2的活化温度和时间不同，实施例1的活化温度为900℃，时间为120分钟，活化剂为水蒸气，而实施例2的活化温度为800℃，时间为90分钟，活化剂为二氧化碳；

实施例1和实施例2的改性温度和时间不同，实施例1的改性温度为200℃，时间为30分钟，改性剂为硅烷偶联剂，而实施例2的改性温度为150℃，时间为15分钟，改性剂为有机硅树脂；

实施例1和实施例2使用的其他材料和配比不同，实施例1使用的其他材料是硅酸盐水泥、天然石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水，其重量比为20:20:3:10:3:24，而实施例2使用的其他材料是矿渣水泥、脱硫石膏、聚丙烯纤维、聚苯乙烯泡沫颗粒、乙酸纤维素/聚丙烯酰胺/丝素蛋白/氧化石墨烯复合气凝胶纤维、去离子水，其重量比为15:15:2:8:2:43；

实施例1和实施例2的恒温养护温度和时间不同，实施例1的恒温养护温度为40℃，时间为12小时，而实施例2的恒温养护温度为30℃，时间为6小时；

实施例1和实施例2的自然养护温度和时间不同，实施例1的自然养护温度为40℃，时间为14天，而实施例2的自然养护温度为30℃，时间为7天；

实施例1和实施例2的陈腐处理、练泥处理、压片处理的条件不同，实施例1的陈腐处理的时间为3小时，温度为50℃，练泥处理的时间为15分钟，温度为60℃，压片处理的压力为8MPa，时间为8秒，而实施例2的陈腐处理的时间为2小时，温度为40℃，练泥处理的时间为10分钟，温度为50℃，压片处理的压力为6MPa，时间为6秒；

实施例1和实施例2的浸泡处理的条件不同，实施例1的浸泡处理的生物酶是纤维素酶和淀粉酶，其用量为粉煤灰基坯体的重量的5％，时间为12小时，温度为40℃，pH值为6，而实施例2的浸泡处理的生物酶是蛋白酶和脂肪酶，其用量为粉煤灰基坯体的重量的3％，时间为6小时，温度为30℃，pH值为7；

实施例1和实施例2的保温板的性能不同，实施例1的保温板的密度为200kg/m

为评价本实施例制备的固废基保温板的隔热性能和耐久性能，参考行业标准《外墙外保温工程技术标准》，并采用热流计法和加速老化法进行对比实验。选取两种现有技术的保温板作为对照，分别是聚苯板(EPS)和岩棉板(RW)。使用以下的仪器和方法进行实验：

热流计：用于测量保温板的热导率，单位为W/(m·K)；

恒温恒湿箱：用于模拟不同的温湿度条件，对保温板进行加速老化试验；

万能试验机：用于测量保温板的抗压强度和动弹性模量，单位为MPa；

台秤：用于测量保温板的质量，单位为g。

按照以下的步骤进行对比实验：

第一步：从本发明制备的固废基保温板、聚苯板和岩棉板中各取三块样品，每块样品的尺寸为100mm×100mm×400mm，分别编号为A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3；

第二步：将所有的样品放入水中浸泡4天，然后擦干表面水分，称取质量，并测量热导率、抗压强度和动弹性模量；

第三步：将所有的样品分别放入恒温恒湿箱中，进行加速老化试验，每25天后，检查样品的外观，称取质量，并测量热导率、抗压强度和动弹性模量；

第四步：将所有的样品进行规定的加速老化天数后，取出样品，称取质量，并测量热导率、抗压强度和动弹性模量。

实验结果如表3所示

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表3

从表格中可以看出，本发明制备的固废基保温板在加速老化前后的质量损失率、热导率、抗压强度和动弹性模量均表现出优于或等于现有技术的保温板的隔热性能和耐久性能，且具有更低的质量损失率、更高的抗压强度和动弹性模量，表明其更加稳定和耐久。因此，本发明制备的固废基保温板具有明显的隔热性能和耐久性能优势。

尽管已经示出和描述本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。